Следуйте за мной на: 
Полное руководство по обработке с ЧПУ
В этом документе представлено полное руководство по CNC-обработка подробно, включая преимущества и недостатки, правила и методы проектирования, выбор материалов, снижение затрат, отделочные услуги и т. д., чтобы помочь дизайнерам во всем мире воплотить свои идеи в идеальные пластиковые или металлические детали. КАК онлайн сервис обработки с чпу shop, мы считаем, что заказ нестандартных деталей должен быть простым, быстрым и понятным. концепция DDPROTOTYPE заключается в том, чтобы внести должный вклад в мировой производство промышленность, приверженная обработка прототипа и Мелкосерийное производство металлов и пластмасс. У нас есть 20-летний опыт обработки с ЧПУ, 3000 квадратных метров мастерской, десятки 3-осевых и 5-осевых станков с ЧПУ и вспомогательное оборудование из Германии, США и Японии, такое как станок EDM / WEDM из Японии и Hexagon CMM. Убедитесь, что вся энергия дизайнера сосредоточена на дизайне продукта. DDPROTOTYPE уже обслуживает более 350 клиентов в более чем 50 странах мира, в том числе многие из 500 крупнейших предприятий мира, такие как Areva, Olympus, ABB и т. д. Позвольте DDPROTOTYPE стать частью вашей цепочки поставок в качестве вашего онлайн-магазина с ЧПУ. .
Если у вас есть какие-либо вопросы, свяжитесь с нами. info@ddprototype.com.
Что такое процесс обработки с ЧПУ?
Обработка с ЧПУ превращает сырье в окончательную форму путем вычитания и удаления материалов. Сверление отверстий, каналов или пустот для изготовления металлических или пластиковых заготовок на детали с различной конусностью, диаметром и формой. Это резко отличается от других видов обработки (например, аддитивного производства), когда материалы добавляются и наслаиваются для изготовления деталей заданной формы. Это также отличается от литья под давлением, при котором форма используется для впрыска материала в различных состояниях материала и формирования фасонных деталей. Обработка с ЧПУ широко используется для различных материалов, включая металлы, пластмассы, дерево, стекло, пенопласт и другие композитные материалы. Эта универсальность делает станки с ЧПУ популярным выбором во всей отрасли и позволяет конструкторам и инженерам изготавливать детали эффективно и точно.
Операция обработки с ЧПУ состоит из четырех этапов.
Конструкция детали
Детали, изготовленные с помощью станков с ЧПУ, обычно начинаются с программного обеспечения САПР в качестве исходного проекта. На этапе проектирования инженер тщательно рассмотрит все необходимые аспекты конечного продукта, такие как параметры оптимизации производительности, рабочие условия конечной детали и допустимый уровень отклонений допусков.
Преобразование дизайна
После начального этапа проектирования модели САПР должны быть преобразованы в функциональные программы ЧПУ с использованием программного обеспечения автоматизированного производства (CAM). Программное обеспечение CAM может извлекать геометрические требования из исходных файлов модели CAD и преобразовывать их в языки программирования, совместимые с ЧПУ (такие как G-код или M-код), которые будут определять механическую работу станка.
Подготовка станка с ЧПУ
Затем оператор станка с ЧПУ должен настроить станок и материалы в соответствии со спецификациями, требуемыми программой ЧПУ. Оператор следит за тем, чтобы правильный режущий или сверлильный инструмент был правильно установлен и подходил к соответствующему сверлу или концевой фрезе. Оператор также должен установить заготовку, обычно в фиксированном приспособлении или непосредственно на станке с ЧПУ.
Выполнение запрограммированных операций
Наконец, операторы станков с ЧПУ выполняют необходимые механические процессы. Во время работы программа ЧПУ точно контролирует движение станка.
Преимущества обработки с ЧПУ: своевременная, надежная, точная и мощная
фрезерные с ЧПУ и токарная обработка являются высокоточными и воспроизводимыми процессами. Допуск +/- 0.001 "- 0.005" может быть достигнут в соответствии со спецификациями. Станок можно запрограммировать на надежную работу 24 часа в неделю, 7 дней в неделю, если это необходимо, поэтому фрезерование с ЧПУ является одним из лучших способов производства деталей по требованию. Используя стандартные инструменты, обработка с ЧПУ особенно ценна для создания нестандартных одноразовых деталей, таких как замена старых деталей или предоставление клиентам специализированных обновлений. Также можно рассмотреть вопрос о расширении масштабов производства штучных изделий до более чем 10000 единиц. В зависимости от количества, размера и сложности оборудования срок изготовления компонентов может составлять всего один день. Благодаря транспортировке и доставке срок может быть выполнен в течение недели.
Еще одним важным преимуществом технологии обработки с ЧПУ являются достижимые механические свойства. Все желаемые механические свойства выбранного металла или пластика могут быть сохранены путем резки заготовки вместо горячей деформации, как при литье под давлением или аддитивном производстве. Фрезерные и токарные станки с ЧПУ могут обрабатывать более 50 промышленных металлов, сплавов и пластмасс. Этот выбор включает в себя алюминий, латунь, бронзу, титан, нержавеющую сталь, Peek, ABS и цинк. Единственное требование к материалу для обработки на станках с ЧПУ заключается в том, чтобы детали имели достаточную твердость для фиксации и резки. Чтобы получить наиболее рентабельные детали для обработки с ЧПУ, предлагается расширить производственные мощности, чтобы распределить стоимость каждой детали. Когда количество станков с ЧПУ достигает десятков или сотен, цена за единицу будет постепенно снижаться. Структурированное массовое производство и транспортировка деталей с ЧПУ может помочь снизить затраты на отходы или складские запасы.
Недостатки: стоимость геометрической сложности
Одним из компромиссов при использовании высокопроизводительной обработки с ЧПУ является то, что геометрическая сложность обходится дорого. Простые, громоздкие детали лучше всего подходят для фрезерной и токарной обработки с ЧПУ. Хотя степень использования этого инструмента связана с количеством валов на станке, всегда существуют некоторые конструктивные ограничения из-за влияния инструмента. Другими словами, чем больше осей вы используете, тем сложнее функция. Другой компромисс заключается в том, что начальные затраты на обработку с ЧПУ могут быть высокими. Должны быть обученные специалисты для настройки, загрузки и программирования инструментов на фрезерных и токарных станках с ЧПУ. К счастью, эта стоимость фиксирована, поэтому использование одних и тех же настроек для нескольких деталей станет более экономичным. Деньги также можно сэкономить, сведя количество деталей к минимуму. Обработка на валах с 5 и более осями иногда более экономична в многогранной геометрии, поскольку не требует ручной перестановки деталей.
фрезерные с ЧПУ
При фрезеровании с ЧПУ детали устанавливаются на станок, а материал удаляется с помощью вращающегося режущего инструмента. Ниже приводится обзор основного процесса фрезерования с ЧПУ. Во-первых, модель САПР преобразуется в серию команд (g-кодов), которые могут быть интерпретированы станком с ЧПУ. Обычно это делает оператор на станке с использованием предоставленных технических чертежей. Затем кусок материала (называемый заготовкой или заготовкой) разрезается на определенный размер, а затем помещается на встроенную платформу с помощью тисков или непосредственно крепится к станку. . Точное позиционирование и выравнивание являются ключом к изготовлению точных деталей, для чего обычно используются специальные измерительные инструменты.
Затем используется специальный режущий инструмент, который вращается с очень высокой скоростью (килооб/мин) для удаления материала с заготовки. Обычно для создания проектируемой детали требуется несколько проходов. Во-первых, материал снимается быстро с низкой точностью, чтобы обеспечить приблизительную геометрию заготовки. Затем для изготовления окончательной детали используется один или несколько чистовых проходов. Если модель имеет функции, которые не могут быть достигнуты с помощью режущего инструмента за одну настройку (например, если на задней стороне есть прорези), вам необходимо перевернуть деталь и повторите вышеуказанные шаги.
После механической обработки детали нуждаются в снятии заусенцев. Удаление заусенцев — это ручной процесс удаления небольших дефектов, оставшихся на острых кромках из-за деформации материала во время обработки (например, дефектов из-за того, что сверло находится далеко от сквозного отверстия). Далее, если в технических чертежах указаны допуски, проверяются основные размеры. Затем деталь можно использовать или подвергнуть постобработке. Большинство фрезерных систем с ЧПУ имеют три линейные степени свободы: оси X, Y и Z. Более совершенные системы с пятью степенями свободы также позволяют вращаться станине и/или долоту (оси А и В). 5-осевая система ЧПУ может производить детали высокой геометрической сложности и устраняет необходимость в различных настройках станка.
Токарный станок с ЧПУ
При токарной обработке с ЧПУ детали устанавливаются на вращающийся патрон, а для удаления материала используются фиксированные режущие инструменты. Таким образом могут быть изготовлены детали, симметричные относительно его центральной оси. Токарные детали обычно производятся быстрее (и дешевле), чем фрезерные.
Это краткое изложение шагов, которые необходимо выполнить при токарной обработке с ЧПУ:
Сначала из модели САПР создается G-код, а затем цилиндр соответствующего диаметра загружается в станок с ЧПУ.
Деталь начинает вращаться с большой скоростью, а неподвижный режущий инструмент отслеживает ее профиль и постепенно снимает материал, пока не будет создана геометрия конструкции. Отверстия вдоль центральной оси также можно сделать с помощью центрирующего сверла и внутреннего режущего инструмента.
Если деталь нужно перевернуть или переместить, повторите процесс. В противном случае детали можно вырезать из заготовки и использовать или подвергнуть дальнейшей постобработке.
Типичная токарная деталь с ЧПУ изготавливается путем удаления материала из цилиндрической заготовки.
Как правило, токарные станки с ЧПУ (также известные как токарные станки) используются для изготовления деталей с цилиндрическими профилями. Нецилиндрические детали могут быть изготовлены с использованием современного многоосевого токарного центра с ЧПУ, оснащенного фрезерными инструментами с ЧПУ. Эти системы сочетают в себе высокую производительность токарной обработки с ЧПУ с функциями фрезерной обработки с ЧПУ и могут производить различные геометрические формы с осевой симметрией, такие как распределительный вал и радиальное рабочее колесо компрессора. При токарной обработке с ЧПУ, когда заготовка вращается на высокой скорости на шпинделе, режущий инструмент остается неподвижным. Токарная обработка с ЧПУ позволяет быстро изготавливать цилиндрические детали со строгими допусками. Например, токарные станки с ЧПУ ddprototype могут изготавливать детали диаметром до 152 дюймов и длиной до 240 дюймов, сохраняя при этом строгий допуск ± 0.001 дюйма.
Поскольку граница между фрезерными и токарными системами размыта, остальная часть этой статьи посвящена фрезерованию с ЧПУ, поскольку это более распространенный производственный процесс.
Типы станков с ЧПУ
Наиболее распространенными типами станков с ЧПУ являются те, которые используют режущие инструменты для удаления лишнего материала с заготовки. Хотя станки с ЧПУ работают с гидроабразивной резкой и электроэрозионной обработкой (EDM), в этом руководстве основное внимание уделяется 3-осевым и многоосевым станкам с ЧПУ.
3-осевой станок с ЧПУ
3-осевые фрезерные станки с ЧПУ очень распространены, поскольку с их помощью можно производить наиболее распространенную геометрию. Их относительно легко программировать и эксплуатировать, поэтому начальные затраты на обработку относительно низки. Доступ к инструменту может быть конструктивным ограничением при фрезеровании с ЧПУ. Поскольку доступны только три оси, некоторые области могут быть недоступны. Если заготовку нужно повернуть только один раз, это не является большой проблемой, но если ее нужно вращать много раз, затраты на рабочую силу и обработку быстро возрастут. 3-осевой станок позволяет режущему инструменту двигаться по прямым трехмерным векторам (вверх-вниз, влево-вправо, вперед-назад).
Многоосевой станок с ЧПУ
Многоосевой станок с ЧПУ аналогичен 3-осевому станку, но степень свободы механического движения выше. Например, многоосевые станки могут использовать вращательные и диагональные операции резания. Существует три основных типа многоосевых станков с ЧПУ:
Индексация 5-ти осевого фрезерного станка с ЧПУ
Даже если фрезерный станок может резать только по трем линейным осям во время работы, оператор все равно может вращать станину и режущую головку для следующего реза между двумя операциями, тем самым улучшая способность формовки.
Непрерывный 5-осевой фрезерный станок с ЧПУ
Этот тип станка допускает непрерывное движение по трем линейным осям и двум вращающимся осям во время работы. Это позволяет оператору создавать очень сложные таблицы из целевого артефакта.
Токарно-фрезерный центр
Токарно-фрезерный центр сочетает в себе функции токарного станка с ЧПУ и фрезерного станка с ЧПУ. Заготовку можно вращать с высокой скоростью или точно позиционировать на шпинделе для фрезерной операции.
Из всех различных конфигураций станка самой простой настройкой является 3-осевое фрезерование с ЧПУ, которое обычно является самым дешевым способом изготовления простых деталей с высокими допусками. Когда требуются цилиндрические детали, такие как винты и муфты, токарная обработка с ЧПУ на токарном станке также является очень конкурентоспособным процессом. Как правило, для аналогичных деталей стоимость токарного станка на 15% ниже, чем у трехосевого станка.
При использовании 5-осевой обработки с ЧПУ есть два варианта: индексация 5-осевого фрезерования с ЧПУ и непрерывное 5-осевое фрезерование с ЧПУ. При 5-осевом фрезеровании с ЧПУ заготовка будет вращаться автоматически, что упрощает использование фрезой функции фрезерования. Два дополнительных направления движения осуществляются между этапами фрезерования без снятия детали с крепления. Отличие непрерывного 5-осевого фрезерования с ЧПУ в том, что станок может двигаться во всех направлениях одновременно при резке заготовки. Оба процесса устраняют повышенные затраты и возможные человеческие ошибки, связанные с ручным перемещением заготовки. Из-за этих преимуществ пятиосевая обработка является лучшим решением для сложных деталей. По сравнению с «базовым» 3-осевым фрезерным станком с ЧПУ стоимость 5-осевой обработки увеличивается, а индексирующий 5-осевой фрезерный станок с ЧПУ дешевле из двух. Стоимость непрерывного 5-осевого фрезерования с ЧПУ обычно более чем на 20 % выше, чем стоимость индексного 5-осевого станка, что примерно вдвое превышает стоимость стандартного 3-осевого фрезерования.
Проектирование деталей для обработки с ЧПУ – проектирование моделей САПР
Концепция САПР - точка обработки. В дополнение к требованиям к конструкции, непосредственно связанным с конечным применением продукта, инженер должен также обратить внимание на функции и ограничения станков с ЧПУ, которые будут использоваться для реальных операций резки. Инженеры должны преобразовать исходный файл модели САПР в формат, совместимый с ЧПУ, такой как формат с открытым исходным кодом или формат IGES, или в более ограниченный формат, такой как IPT или sat. Инженерам также рекомендуется создавать технические чертежи, которые будут отправлены вместе с цифровыми инструкциями САПР. Эти чертежи используются для проверки проектных допусков и геометрии. Помогите машинисту определить характерные особенности детали; и выступать в качестве фактического источника проверки при возникновении проблем.
Семь правил обработки с ЧПУ
Правило 1: все дороги ведут в радиус
Поскольку большинство сверл имеют цилиндрическую форму, это означает, что любые внутренние разрезы, которые вы делаете, также будут давать изогнутые углы / края, также известные как закругленные углы. При проектировании деталей с внутренним скруглением руководствуйтесь принципом «чем больше, тем лучше». Полученный угол будет составлять половину диаметра используемого инструмента.
Используйте нестандартный радиус, например 1.25 мм вместо 1 мм, чтобы обеспечить определенный зазор инструмента для резки углов. Там, где это возможно, для проектирования также следует использовать разные радиусы стен и пола, чтобы один и тот же инструмент можно было использовать на протяжении всего процесса.
Точное измерение внутреннего угла будет связано с глубиной обрабатываемой полости. При вставке внутренних углов и кромок радиус должен быть больше одной трети глубины полости.
Правило 2: подрез под прямым углом
Для создания прямых углов в деталях, обработанных на станках с ЧПУ, лучше добавить в конструкцию поднутрения, а не пытаться уменьшить радиус углов для достижения аналогичных результатов. Чтобы избежать дополнительных затрат на специальные инструменты, спроектируйте канавки стандартного размера, т. е. шириной от 3 мм до 40 мм в миллиметрах. Из-за формы используемого инструмента подрез должен быть как можно более мелким. Максимальная глубина, которую может достичь инструмент для подрезки, будет в два раза больше ширины головки инструмента.
Правило 3: галтели могут вызвать кариес
Полость/глубина полости обычно связана с диаметром инструмента, используемого для изготовления внутренней галтели. Ориентировочно глубина канавки должна быть в 3-4 раза больше диаметра инструмента. Если глубина превышает диаметр инструмента в 6 раз, требуется инструмент большего размера. Это пожертвует вашим угловым радиусом. При обработке полости следует также учитывать ширину полости. Лучше всего, чтобы глубина была в 4 раза больше ширины, что является хорошим ориентиром.
Правило 4: высокие черты лица, плохие вибрации
Как и в случае с глубиной полости и ямки, максимальная высота высокого элемента не более чем в 4 раза превышает его ширину. Чем выше признак, тем легче вибрировать, что снижает точность обработки деталей.
Правило 5: избегайте тонких стен
Вообще говоря, в конструкции детали лучше использовать более толстые стенки. Как и в случае с высокими стенами, вибрация увеличивается при изготовлении тонкостенных элементов. Тепло также необходимо учитывать при обработке пластмасс. Из-за трения режущей головки более тонкая стенка будет легче размягчаться и деформироваться. Ориентировочно минимальная толщина пластиковой стенки должна составлять от 1.0 до 1.5 мм. Минимальная толщина стенки металлических деталей может составлять от 0.5 мм до 0.8 мм. Если стены поддерживаются, они должны быть толще или выше, чтобы избежать вибрации и сотрясения.
Правило 6: соблюдайте стандарт при сверлении
При фрезеровании с ЧПУ можно выбрать два типа отверстий: глухое отверстие и сквозное отверстие. Независимо от выбранного типа рекомендуемая глубина и диаметр одинаковы. Диаметр отверстия должен соответствовать стандартному размеру долота 25.5 мм (диаметр более 1 мм) и выше. Номинальная глубина отверстия зависит от максимального диаметра отверстия. Обычно глубину отверстия создают равной 10-кратному номинальному диаметру отверстия.
Правило 7: соблюдение стандартов резьбы
Также важно соблюдать стандартный размер при создании резьбы. Чем крупнее нить, тем легче обработка. Максимальная длина должна быть в 3 раза больше номинального диаметра отверстия. Дополнительные затраты избегаются за счет сохранения готового размера резьбы в детали.
Рекомендации по выбору материалов для станков с ЧПУ
Правильный выбор материала имеет важное значение для операций обработки с ЧПУ. Выбор во многом зависит от предполагаемого использования конечного продукта. В качестве субтрактивного производственного процесса обработка с ЧПУ использует сырье, такое как металлы или пластмассы, для изготовления деталей. Этот блок называется материальной заготовкой. Независимо от того, какой материал используется, очень важно выбрать правильный размер заготовки перед производственным процессом. Как правило, рекомендуется выбирать заготовку каждого размера как минимум на 0.125 дюйма (~ 0.3 см) больше конечного размера детали, чтобы устранить любые несоответствия исходного материала. При этом важно не использовать слишком большие заготовки, чтобы минимизировать отходы материала. Еще одна важная вещь, которую следует помнить перед заказом деталей с ЧПУ, заключается в том, что выбор материалов влияет на время и стоимость производства. Это связано с тем, что некоторые материалы обрабатываются лучше, чем другие, что означает, что их легче обрабатывать. Более высокая скорость обработки в конечном итоге приводит к снижению производственных затрат.
Металлы в основном используются в приложениях, требующих высокой прочности, твердости и термостойкости. Пластмассы — это легкие материалы с широким диапазоном физических свойств, которые обычно используются из-за их химической стойкости и электроизоляционных свойств. Представляющими интерес свойствами материала являются механическая прочность (выражаемая как предел текучести при растяжении), обрабатываемость (обрабатываемость влияет на стоимость станков с ЧПУ), стоимость материала, твердость (в основном для металлов) и термостойкость (в основном для пластмасс).
Вам необходимо изучить ряд свойств материала, чтобы определить, какой материал наиболее подходит для вашего дизайна, например:
предел прочности
твердость
Он прост в эксплуатации
Химическая устойчивость
Устойчивость к коррозии
Тепловая производительность
металлические части
Как правило, металлы с высокой пластичностью легче обрабатывать, потому что фрезерные станки с ЧПУ могут легче резать металл и достигать более высокой эффективности. Например, латунь — один из самых простых в обработке металлов из-за ее хорошей пластичности. Алюминиевый сплав также очень подходит для обработки с ЧПУ, поэтому он может сократить время производства. Сталь, с другой стороны, представляет собой твердый металл с гораздо более низкой обрабатываемостью, чем алюминий, что означает более низкую производительность и более высокие затраты. Однако важно помнить, что разные марки стали имеют разный уровень обрабатываемости в зависимости от содержания в них углерода. Стали с очень низким и очень высоким содержанием углерода обычно плохо поддаются механической обработке. Например, нержавеющую сталь 304 с низким содержанием углерода трудно обрабатывать, поскольку она становится липкой и слишком быстро затвердевает. Такие добавки, как сера и фосфор, облегчают обработку нержавеющей стали, такой как нержавеющая сталь 303. С точки зрения механической обработки углеродистая сталь обычно требует в четыре раза больше времени, чем алюминий, а нержавеющая сталь — вдвое больше времени.
Пластиковые детали
Хотя термопластичные пластики можно подвергать механической обработке, свойства материалов полимеров могут создавать проблемы для обработки на станках с ЧПУ. Во-первых, из-за плохой теплопроводности многие термопластичные пластики плавятся или деформируются при контакте с фрезерным станком с ЧПУ или сверлом. Для деталей, не требующих прочности и жесткости металла, термопласт предлагает более дешевый вариант. Среди термопластов делрин (POM), полиэтилен высокой плотности (HDPE) и ABS обладают хорошей обрабатываемостью. Несмотря на то, что пик, ULTEM, нейлон и многие композиты популярны благодаря своей прочности и долговечности, их труднее обрабатывать.
Алюминиевый сплав
Алюминиевый сплав имеет отличное соотношение прочности и веса, высокую теплопроводность и теплопроводность, а также естественную коррозионную стойкость. Они просты в обработке и имеют низкую стоимость партии, поэтому они часто являются наиболее экономичным вариантом для создания нестандартных металлических деталей и прототипов. Алюминиевые сплавы обычно имеют меньшую прочность и твердость, чем сталь, но могут быть анодированы для образования твердого защитного слоя на их поверхности. поверхность.
Алюминиевый сплав 6061 обладает самой высокой прочностью на резание по сравнению с другими алюминиевыми сплавами.
Алюминий 6082 по составу и свойствам аналогичен 6061. Он соответствует европейским стандартам и поэтому чаще используется в Европе.
Алюминий 7075 является наиболее часто используемым сплавом в аэрокосмической промышленности, поскольку он обладает превосходными усталостными свойствами для стали и может подвергаться термообработке для достижения высокой прочности и твердости, поэтому важно уменьшить вес.
Алюминий 5083 обладает более высокой прочностью и отличной устойчивостью к морской воде, чем большинство других материалов. Обработка алюминия с ЧПУ и поэтому обычно используется в архитектурных и морских приложениях. Это также отличный выбор для сварки.
Свойства материала:
Типичная плотность алюминиевого сплава: 2.65-2.80 г/см3
Он может быть анодирован.
немагнитный
нержавеющая сталь
Сплавы из нержавеющей стали обладают высокой прочностью, высокой пластичностью, отличной износостойкостью и коррозионной стойкостью, легко поддаются сварке, механической обработке и полировке. В зависимости от их состава они могут быть (в основном) немагнитными или магнитными.
Нержавеющая сталь 304 является наиболее распространенным сплавом нержавеющей стали с превосходными механическими свойствами и хорошей обрабатываемостью. Он устойчив к большинству условий окружающей среды и агрессивных сред.
Нержавеющая сталь 316 является еще одним распространенным сплавом нержавеющей стали с механическими свойствами, аналогичными 304. Хотя она обладает более высокой коррозионной и химической стойкостью, особенно для растворов солей (например, морской воды), ее обычно предпочитают использовать в суровых условиях.
Нержавеющая сталь Дуплексная нержавеющая сталь 2205 представляет собой сплав из нержавеющей стали с самой высокой прочностью (в два раза больше, чем у других распространенных сплавов из нержавеющей стали) и обладает отличной коррозионной стойкостью. Он используется в суровых условиях и имеет множество применений в нефтяной и газовой промышленности.
Нержавеющая сталь 303 обладает превосходной ударной вязкостью, но имеет более низкую коррозионную стойкость, чем 304. Благодаря своей превосходной обрабатываемости она часто используется в массовых приложениях, таких как гайки и болты для аэрокосмической промышленности.
Механические свойства нержавеющей стали 17-4 (марка SAE 630) сравнимы со сталью 304. Она может подвергаться дисперсионному твердению до очень высокой степени (по сравнению с инструментальной сталью) и обладает превосходной химической стойкостью, что делает ее пригодной для очень высокопроизводительных применений. Например, производство турбинных лопаток.
Свойства материала:
Типичная плотность: 7.7-8.0 г/см3
Немагнитный сплав нержавеющей стали: 304, 316, 303
Электромагнитный сплав нержавеющей стали: дуплекс 2205, 17-4
Низкоуглеродистая сталь {мягкая сталь}
Низкоуглеродистая сталь, также известная как низкоуглеродистая сталь, обладает хорошими механическими свойствами, хорошей обрабатываемостью и хорошей свариваемостью. Из-за невысокой стоимости их можно использовать для общих целей, в том числе для изготовления механических деталей, приспособлений и приспособлений. Низкоуглеродистая сталь подвержена коррозии и химическому воздействию.
Низкоуглеродистая сталь 1018 представляет собой обычный сплав с хорошей обрабатываемостью и свариваемостью, а также с превосходной ударной вязкостью, прочностью и твердостью. Это наиболее часто используемый низкоуглеродистый стальной сплав.
Низкоуглеродистая сталь 1045 представляет собой среднеуглеродистую сталь с хорошей свариваемостью, хорошей обрабатываемостью, высокой прочностью и ударопрочностью.
Низкоуглеродистая сталь А36 — распространенная конструкционная сталь с хорошей свариваемостью. Он подходит для различных промышленных и архитектурных применений.
Свойства материала:
Типичная плотность: 7.8-7.9 г/см3
магнитный
легированная сталь
Легированные стали содержат другие легирующие элементы в дополнение к углероду, что повышает твердость, ударную вязкость, усталостную прочность и износостойкость. Подобно низкоуглеродистой стали, легированная сталь также подвержена химической коррозии и коррозии.
Легированная сталь 4140 обладает хорошими общими механическими свойствами, а также хорошей прочностью и ударной вязкостью. Этот сплав подходит для многих промышленных применений, но не рекомендуется для сварки.
Легированная сталь 4340 может подвергаться термообработке для достижения высокой прочности и твердости при сохранении хорошей ударной вязкости, износостойкости и усталостной прочности. Этот сплав поддается сварке.
Свойства материала:
Типичная плотность: 7.8-7.9 г/см3
магнитные
Инструментальная сталь
Инструментальная сталь представляет собой разновидность металлического сплава с высокой твердостью, жесткостью, износостойкостью и жаростойкостью. Они используются для создания производственных инструментов (отсюда и название), таких как пресс-формы, штампы и пресс-формы. Чтобы получить хорошие механические свойства, его необходимо подвергнуть термообработке.
Инструментальная сталь Д2 является разновидностью износостойкого сплава, ее твердость может сохраняться на уровне 425°С. Обычно из нее изготавливают режущий инструмент и штампы.
Инструментальная сталь A2 представляет собой тип обычной инструментальной стали с воздушной закалкой, которая обладает хорошей ударной вязкостью и отличной стабильностью размеров при высоких температурах. Обычно его используют для изготовления пресс-форм для литья под давлением.
Инструментальная сталь О1 представляет собой закаливаемый в масле сплав с высокой твердостью 65 HRC. Обычно используется для режущих инструментов и режущих инструментов.
Свойства материала:
Типичная плотность: 7.8 г/см3
Типичная твердость: 45-65 HRC
Латунь
Латунь представляет собой металлический сплав с хорошей обрабатываемостью и отличной проводимостью, который очень подходит для применений, требующих низкого трения. Он также часто используется в архитектуре для производства деталей с золотым внешним видом в эстетических целях.
Латунь c36000 — это материал с высокой прочностью на растяжение и естественной коррозионной стойкостью. Это один из самых простых в обработке материалов, поэтому его часто используют в массовых приложениях.
Свойства материала:
Типичная плотность: 8.4-8.7 г/см3
немагнитный
АБС
ABS является одним из наиболее распространенных термопластичных материалов с хорошими механическими свойствами, отличной ударной вязкостью, высокой термостойкостью и хорошей обрабатываемостью.
Низкая плотность АБС делает его очень подходящим для легких конструкций. Детали из АБС-пластика, обработанные на станках с ЧПУ, обычно используются в качестве прототипов перед массовым производством методом литья под давлением.
Свойства материала:
Типичная плотность: 1.00-1.05 г/см3
нейлон
Нейлон, также известный как полиамид (ПА), представляет собой разновидность термопласта, который широко используется в технике благодаря своим превосходным механическим свойствам, хорошей ударной вязкости, высокой химической стойкости и износостойкости. Хотя легко впитывает и впитывает влагу.
Нейлон 6 и нейлон 66 являются наиболее часто используемыми марками при обработке с ЧПУ.
Свойства материала:
Типичная плотность: 1.14 г/см3
Поликарбонатное волокно
Поликарбонат представляет собой термопласт с высокой прочностью, хорошей обрабатываемостью и отличной ударной вязкостью (лучше, чем АБС). Оно может быть окрашено, но обычно оно оптически прозрачно, поэтому оно очень подходит для широкого спектра применений, включая жидкостное оборудование или автомобильное стекло.
Свойства материала:
Типичная плотность: 1.20-1.22 г/см3
ПОМ (Дельрин)
POM, коммерческое название которого Delrin, известен как технический термопласт с самой высокой технологичностью среди пластиков.
POM (Delrin) обычно является лучшим выбором при обработке пластиковых деталей с ЧПУ с высокой точностью, высокой жесткостью, низким трением, отличной стабильностью размеров при высокой температуре и очень низким водопоглощением.
Свойства материала:
Типичная плотность: 1.40-1.42 г/см3
PTFE (тефлон)
ПТФЭ, широко известный как тефлон, представляет собой инженерный термопласт с превосходной химической и термостойкостью и самым низким коэффициентом трения среди всех известных твердых тел.
ПТФЭ (политетрафторэтилен) — один из немногих пластиков, способных выдерживать температуры выше 200 °С и являющихся отличным электрическим изолятором. Однако он обладает чисто механическими свойствами и обычно используется в качестве футеровки или вставки в сборке.
Свойства материала:
Типичная плотность: 2.2 г/см3
Полиэтилен высокой плотности
Полиэтилен высокой плотности (HDPE) представляет собой разновидность термопласта с высоким соотношением прочности к весу, высокой ударной вязкостью и хорошей устойчивостью к атмосферным воздействиям.
HDPE — это легкий термопласт, пригодный для наружного использования и транспортировки по трубопроводу. Как и ABS, он часто используется для создания прототипов перед литьем под давлением.
Свойства материала:
Типичная плотность: 0.93-0.97 г/см3
PEEK
Peek — это высокоэффективный конструкционный термопластик с превосходными механическими свойствами, термической стабильностью в широком диапазоне температур и отличной стойкостью к большинству химических веществ.
Peek часто используется для замены металлических деталей из-за его высокого отношения веса к весу. Он также обеспечивает медицинский уровень, который делает просмотр пригодным для биомедицинских приложений.
Свойства материала:
Типичная плотность: 1.32 г/см3
Сводка правил
Алюминий 6061 является наиболее распространенным материалом для станков с ЧПУ с самой низкой стоимостью.
Благодаря своей превосходной технологичности POM (Delrin) является наиболее экономичным пластиком для станков с ЧПУ.
Выберите металлический сплав для применений, требующих высокой прочности, твердости и/или термостойкости.
Выбирайте пластики с особыми требованиями к материалам для легких приложений или прототипов перед литьем под давлением.
Область применения различных материалов
Алюминий
Ключевые характеристики: алюминий высоко ценится за соотношение прочности к весу и коррозионную стойкость. Он также имеет хорошую теплопроводность и теплопроводность.
Алюминий 6061-t6:6061 является одной из наиболее часто используемых разновидностей алюминия и имеет широкое применение. Маркировка Т6 дает материалу предел прочности при растяжении 276 МПа. Общее приложение: Общее
Алюминий 7075: предел прочности при растяжении составляет 572 МПа, что сравнимо со сталью. Полезен для приложений с высокими нагрузками, его использование ограничено высокими затратами. Общие области применения: аэрокосмическая, автомобильная, корабельная.
Алюминиевый сплав 2024-Т3: 2024-Т3 серии 2000 имеет высокую удельную прочность, предел прочности при растяжении 400-430 МПа, предел текучести не менее 270-280 МПа. Проведены аттестация Т3, термообработка на твердый раствор и холодная обработка. Общие области применения: промышленные, аэрокосмические, медицинские, электронные продукты.
Алюминий 5052: при 117 МПа усталостная прочность этого алюминиевого сплава выше, чем у большинства алюминиевых сплавов. Он также обладает отличной устойчивостью к морской воде и соляному туману. Общие области применения: корабль, аэрокосмическая промышленность, электроника.
Алюминий mic-6: аналогичный алюминиевому сплаву серии 7000, mic-6 представляет собой материал литой пластины, обычно используемый в пресс-форме и подложке. Общие области применения: аэрокосмическая промышленность, электроника, шестерни.
Латунь, бронза и медь
Основные характеристики: чистая медь – мягкий и ковкий металл с высокой тепло- и электропроводностью. Латунь и бронза – это сплавы меди. Латунь — это смесь меди и цинка, а бронза — в основном медь и олово. В целом, латунь ценится за ее обрабатываемость и сохранение высокой прочности. Бронза обладает низким коэффициентом трения и высокой коррозионной стойкостью. Латунь, бронзу и медь обычно выбирают из эстетических соображений.
Латунь C360: C360 — это материал с высокой обрабатываемостью и самой низкой стоимостью среди всех латунных сплавов. Отрасль: промышленность, бизнес.
Латунь 260: самый ковкий латунный сплав 260 используется больше, чем другие аналогичные продукты. Отрасль: промышленность, торговля.
С932 М07 подшипником бронза: для легких условий эксплуатации этот сплав легко обрабатывается и устойчив к коррозии. Отрасль: общая.
ЭТП меди С110: этот сплав имеет самую высокую электропроводность (100% IACS) среди всех металлов, кроме серебра (105% IACS). Отрасль: энергетика, строительство, медицина.
Медь 101: основной материал для многих видов латуни и бронзы. Медь 101 обладает высокой пластичностью (удлинение от 5% до 50%) и ударной вязкостью. Промышленность: электроника, автомобилестроение.
Нержавеющая сталь
Основные характеристики: можно сказать, что он обеспечивает самый широкий спектр материалов для обработки с ЧПУ, сталь имеет варианты из нержавеющей стали, сплава, инструментов и низкоуглеродистой стали. В целом сталь имеет хорошие механические свойства и легко обрабатывается.
Сталь 1018: эта низкоуглеродистая сталь общего назначения пластична и пригодна для формовки и сварки. Промышленность: общая, шестерня, винт, гайка.
ASTM A36: пример низкоуглеродистой стали, A36 представляет собой недорогой сплав с хорошими механическими свойствами, включая предел прочности при растяжении 400-550 МПа и удлинение при разрыве 20%. Отрасль: шестерни, строительство.
Легированная сталь 4130: этот многофункциональный стальной сплав оптимизирован по составу (предел прочности (670 МПа), ударная вязкость (предел текучести 435 МПа) и обрабатываемость). Промышленность: аэрокосмическая, нефтегазовая, автомобильная.
Нержавеющая сталь 304: наиболее распространенная разновидность нержавеющей стали и представитель основного качества стали, сплав имеет более высокую коррозионную стойкость и более низкую проводимость, чем большинство других сталей. Он не подходит для применений, требующих сварки. Промышленность: пищевая, винтовая, автомобильная.
Нержавеющая сталь 17-4: эта дисперсионно-твердеющая нержавеющая сталь известна своей высокой прочностью и механическими свойствами и может быть усовершенствована путем термообработки. Он обладает хорошими механическими свойствами даже при температуре 600 градусов по Фаренгейту и обладает высокой коррозионной стойкостью. Этот материал может хорошо работать в суровых условиях. Промышленность: атомная, морская, пищевая и медицинская.
Титан
Основные характеристики: Хотя титан тяжелее алюминия (но все же легче стали), титан также известен своим превосходным соотношением веса и прочности. Из-за своей твердости многие разновидности титана считаются труднообрабатываемыми.
Титан класса 2: класс 2 является распространенной формой этого металла с высокой прочностью (предел 344 МПа) и отличной коррозионной стойкостью. Обычно используется для изготовления теплообменников. Промышленность: аэрокосмическая, автомобильная, химическая.
Титан 6Al-4V: еще одна широко используемая разновидность титана, этот сплав является лучшим выбором, когда требуется низкая плотность (4.429 – 4.512 г/см3) и отличная коррозионная стойкость. Промышленность: медицинская, аэрокосмическая, морская, газовая.
Сплав цинка
Ключевая особенность: цинк обычно не используется в станках с ЧПУ, потому что большинство его разновидностей слишком хрупкие для обработки. В некоторых конкретных формах материал становится легко обрабатываемым и удобным в обращении.
Лист из цинкового сплава 500: непрерывнолитой сплав с цинком, поддающимся механической обработке, обладающий хорошей электропроводностью и высокой коррозионной стойкостью. Отрасль: архитектура.
Пластмасса
Основные характеристики: легкий и прочный, некоторые промышленные пластмассы можно рассматривать как недорогую альтернативу металлическим деталям. Пластмассы широко используются во всех отраслях промышленности.
Абс: этот распространенный высокопрочный термопласт с электроизоляцией идеально подходит для недорогих и легких форм и прототипов. Промышленность: общая, медицинская, автомобильная, электронная.
Ацеталь: Делрин — самый простой в обработке пластик. Обладает отличной жесткостью (прочность на изгиб 82.7 МПа), низким коэффициентом трения и хорошей влагостойкостью. Промышленность: общая, зубчатая, электронная, медицинская, строительная.
Нейлон 6/6: обычный полиамид, нейлон 6/6 (или сокращенно 66) обладает высокой механической прочностью (66 МПа), жесткостью и стабильностью при термическом и химическом воздействии. Промышленность: автомобильная, электронная, зубчатая, трубная.
Peek: этот передовой термопласт можно использовать во всех случаях с высокими механическими требованиями. Промышленность: медицинская, аэрокосмическая, автомобильная, электронная.
Поликарбонат: широко известный как ПК, этот прозрачный пластик обладает превосходными оптическими свойствами. Он прочный, легкий и прочный с высокой ударопрочностью (600 – 850 Дж/М). Промышленность: общая, электронная, авиационная, автомобильная, трубопроводная.
Отделочные услуги
Финишная обработка после механической обработки может изменить внешний вид, шероховатость поверхности, твердость и химическую стойкость изготовленных деталей. Ниже приводится краткий обзор наиболее распространенных способов обработки поверхности для станков с ЧПУ.
Machined
Механически обработанные детали имеют самые строгие допуски, потому что над ними не требуется никакой дополнительной обработки. Однако маркировка вдоль траектории режущего инструмента видна. Стандартная шероховатость поверхности обработанных деталей составляет 3.2 мкм (125 мкм), которая может быть уменьшена до 0.4 мкм (16 мкм) при дальнейшей эксплуатации.
Самый строгий размерный допуск.
Без дополнительных затрат (стандартная обработка поверхности).
Дробеструйная обработка
Дробеструйная обработка придает обработанным деталям однородную матовую или атласную поверхность, устраняя все следы инструмента.
Дробеструйная обработка в основном используется в эстетических целях, поскольку невозможно гарантировать шероховатость поверхности. Ключевые поверхности или элементы, такие как отверстия, можно замаскировать, чтобы избежать изменения размеров.
Приятный матовый или сатиновый финиш.
Недорогая обработка поверхности.
Обеспечивают различную шероховатость.
Анодирование (прозрачное или цветное)
Анодирование добавляет тонкое и твердое непроводящее керамическое покрытие на поверхность алюминиевых деталей для повышения их коррозионной стойкости и износостойкости.
Критические области могут быть замаскированы для соблюдения строгих допусков. Анодированные детали могут быть окрашены, чтобы получить гладкую, красивую поверхность.
Прочный, красивый внешний вид.
Можно наносить на просвет.
Может быть окрашен в любой оттенок Pantone.
Анодирование твердого покрытия
Анодирование твердых покрытий дает толстые керамические покрытия высокой плотности, которые обеспечивают превосходную коррозионную стойкость и износостойкость.
Анодирование с твердым покрытием подходит для функциональных применений. Типичная толщина покрытия 50 мкм обычно не применяется. Критические области могут быть замаскированы для соблюдения строгих допусков.
Износостойкое покрытие для высокотехнологичных инженерных приложений.
Можно наносить на просвет.
Хороший размерный контроль.
порошковое покрытие
Порошковая окраска наносит на поверхность деталей слой прочного, износостойкого и коррозионностойкого защитного полимерного покрытия.
Он может быть нанесен на детали из любого материала и имеет множество цветов на выбор.
Прочные, износостойкие и коррозионно-стойкие покрытия для функционального применения.
Обладает более высокой ударопрочностью, чем анодирование.
Совместим со всеми металлическими материалами.
Шелкография
Трафаретная печать — это дешевый способ печати текста или логотипа на поверхности деталей с ЧПУ в эстетических целях.
Его можно использовать в дополнение к другим видам отделки, таким как анодирование. На внешнюю поверхность детали можно наносить только печатное содержимое.
Печать пользовательского текста или логотипа по низкой цене.
Доступны в различных цветах.
Советы по сокращению бюджета вашего проекта с ЧПУ
Стоимость обработки деталей на станках с ЧПУ зависит от следующих факторов:
Время обработки и сложность модели: чем сложнее геометрия детали, тем дольше время обработки и выше стоимость.
Затраты на запуск: они связаны с подготовкой файла САПР и планированием процесса, но стоимость в основном фиксированная. Существуют возможности снижения удельных цен за счет эффекта масштаба.
Стоимость материала и обработка поверхности: стоимость сыпучих материалов и простота обработки материалов сильно влияют на общую стоимость.
Подведем итоги
3-осевой фрезерный станок с ЧПУ может изготавливать детали с относительно простой геометрией при низких затратах и с превосходной точностью.
Стоимость единицы токарного станка с ЧПУ самая низкая, но он подходит только для деталей с осевой симметрией.
Детали, изготовленные на 5-осевом фрезерном станке с ЧПУ с индексом, имеют такие характеристики, что они не могут быстро выровняться с одним из главных валов и имеют высокую точность.
Детали, изготовленные на непрерывном 5-осевом фрезерном станке с ЧПУ, имеют очень сложную «органическую» геометрию и ровный контур, но их стоимость высока.
Фрезерный центр с ЧПУ сочетает в себе преимущества токарной и фрезерной обработки с ЧПУ в одной системе для изготовления сложных деталей с меньшими затратами, чем другие 5-осевые системы с ЧПУ.
Детали с ЧПУ широко используются во всех сферах жизни. В ddprototype мы обслуживаем широкий спектр областей, в том числе:
медицинская помощь
автомобиль
велосипед
робот
Аэрокосмическая индустрия
судно
сельскохозяйственная техника
электронный продукт
Камера и другие прецизионные детали для всех сфер жизни