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CNC-El mecanizado, con su alta precisión y eficiencia, se ha convertido en la tecnología central en aeroespacial, fabricación de automóviles, dispositivos médicos y otros campos. Si se trata de una conformación rotacional de precisión de las piezas metálicas enmecanizado de tornoo formación eficiente de superficies complejas en el procesamiento de mecanizado de molinos, la selección de materiales es siempre el factor clave que determina la calidad y el costo de procesamiento de los productos. Desde la aleación de aluminio hasta los compuestos de acero inoxidable hasta fibra de carbono, la dureza, la tenacidad y la conductividad térmica de cada material afectan directamente la vida útil de la herramienta, los parámetros de corte e incluso la calidad de la superficie final.

En este documento, las características y la lógica de selección de los materiales convencionales en el mecanizado CNC se analizarán sistemáticamente para proporcionar una orientación integral a los profesionales, desde el diseño hasta la implementación.

¿Qué es el mecanizado CNC?

Mecanizado CNCes una tecnología que realiza el mecanizado automático de alta precisión a través del control numérico de la computadora.Su núcleo radica en usar instrucciones previas programadas para controlar el movimiento de la máquina herramienta, tornomecanizado, molinomecanizado, moliendamecanizadoy otras formas de mecanizado.Al fresar, la herramienta puede realizar la formación de estructuras de superficie y precisión compleja por enlace del eje multiaxial la pieza de trabajo.

Elmecanizadoes adecuado no solo para materiales metálicos como aleación de aluminio y acero inoxidable, sino también para materiales no metálicos como plásticos y compuestos.Ya sea la producción en masa o la personalización de lotes pequeños, el mecanizado CNC puede optimizar las rutas de herramientas y los parámetros de corte y mejorar la eficiencia al tiempo que garantiza la calidad de la superficie y la consistencia de la dimensión de las piezas.

¿Cuáles son los materiales metálicos más utilizados en el mecanizado CNC?

En el mecanizado CNC, la selección de materiales metálicos determina directamente la eficiencia del mecanizado, la precisión y el control de costos del producto terminado.Las clasificaciones y características más utilizadas de los materiales metálicos son las siguientes:

1.Aleación de aluminio (por ejemplo, 6061, 7075)

La aleación de aluminio tiene las ventajas de peso ligero, conductividad de alto calor y excelente rendimiento de corte, y se ha convertido en el material preferido para el mecanizado.CNC.Sus características de baja dureza reducen el desgaste de la herramienta, lo que lo hace particularmente adecuado paracomponentes aeroespacialestales como soportes y carcasas, así como piezas ligeras de automóviles, como ruedas y capucha.Durante el procesamiento, se debe prestar atención a la protección de la capa de óxido para evitar rasguños de superficie.

2.Acero inoxidable (por ejemplo, 304, 316L)

El acero inoxidable se usa comúnmente en CNCmecanizadoPara alta resistencia a la corrosión, como dispositivos médicos (instrumentos quirúrgicos), equipos de procesamiento de alimentos, etc.Su alta dureza puede conducir a una tendencia a endurecer el trabajo, lo que requiere una combinación de parámetros de alta velocidad (1,000-2,000 rpm) y baja tasa de alimentación (0.05-0.2 mm/r), así como refrigerante, para reducir el calor por fricción.

3. acero moldeado (por ejemplo, S136, P20)

El acero del molde se usa ampliamentemoldura de inyeccióny fundición a mate en el mecanizado de CNC debido a su alta resistencia a la abrasión y estabilidad del tamaño.S136 es adecuado para los requisitos de pulido de espejo altos y P20 es adecuado para el mecanizado rugoso de estructuras complejas.Se debe tener cuidado de precalentar durante el procesamiento para reducir el estrés interno y evitar el riesgo de agrietamiento.

4. Aleación de titanio (por ejemplo, TI6Al4V)

La aleación de titanio se ha convertido en el material central de las cuchillas del motor de la aeronave e implantes ortopédicos debido a su alta relación peso y alta resistencia a la temperatura.En la mecanización de CNC, se necesitan herramientas especializadas como PCD o molduras recubiertas de diamantes y los parámetros de corte (velocidad <800 rpm, velocidad de alimentación <0.1 mm/r) están optimizados para inhibir la asfixia de la herramienta.

5. Aleaciones de Copper (por ejemplo, C18150)

Las aleaciones de cobre tienen conductividad térmica y son ideales para componentes 5G RF disipadores de calor de cobre.Durante el mecanizado CNC, la velocidad de corte (200-400m/min) debe controlarse para evitar la oxidación del material, y la tecnología de enfriamiento de alta presión se utiliza para mejorar la suavidad de la superficie.

Punto técnico:La adaptabilidad de diferentes materiales metálicos en el mecanizado CNC depende de la coincidencia de propiedades físicas y parámetros tecnológicos.Por ejemplo,aleaciones de aluminioBusque un corte eficiente, mientras que las aleaciones de titanio requieren un equilibrio entre la precisión y la vida útil de la herramienta.Mediante el uso de bases de datos de materiales y sistemas de selección inteligente, como el módulo de recomendación de IA desarrollado por la compañía JS, las soluciones de procesamiento más óptimas se pueden igualar rápidamente.

¿Cuáles son las clasificaciones básicas para el mecanizado CNC común de materiales no metálicos?

En el mecanizado CNC, la clasificación de materiales no metálicos se basa principalmente en su composición química y propiedades físicas.La clasificación básica y las características de los materiales no metálicos comunes son las siguientes:

1.Ingeniería de plásticos

• ABS:Buena resistencia, procesamiento conveniente, adecuado para caparazón electrónico, autopartes, etc.La velocidad de enfriamiento debe controlarse durante el procesamiento para evitar la deformación.
• PC (policarbonato):Alta transmitancia (más del 90%), utilizada en escudos transparentes y lentes ópticas para evitar agrietos por estrés debido a altas temperaturas.
• OJEADA:Alta resistencia a la temperatura (por encima de 250 ° C) ybuena biocompatibilidadComún a los implantes médicos, así como la necesidad de controlar la deformación de la absorción de humedad durante el procesamiento.

2. Materiales compuestos

• Nylon reforzado con fibra de vidrio:Duro y liviano, utilizado en marcos de drones y estructuras de automóviles para evitar capas causadas por el contacto directo entre cortadores y fibras.
• Epoxi de fibra de carbono:Excelente relación resistencia a peso, adecuada para componentes aeroespaciales, requiere herramientas recubiertas de diamantes para reducir el desgaste durante el procesamiento.

3.Materiales cerámicos

• Cerámica de alúmina:Buen aislamiento y alta dureza para sustratos electrónicos y cojines de abrasión. Precisión de nivel de micrómetro requerido para moler a través de ruedas de molienda de diamantes.
• Cerámica de nitruro de silicio:Utilizado para las cuchillas de turbina de gas de alta resistencia a la temperatura, alta resistencia al choque térmico, el procesamiento debe adoptar la tecnología de corte con asistencia ultrasónica.

4.Caucho y elastómeros

• Silicona:Alta elasticidad, antienvejecimiento, utilizado para sellado y catéteres médicos.Se requiere baja velocidad (<500 rpm) durante el procesamiento para evitar el desgarro del material.
• PU (poliuretano):La abrasión y la lágrima, utilizada en esteras de piso de automóviles y componentes de amortiguación industrial para evitar la deformación del material causada por la alta temperatura.

Punto técnico:El procesamiento de materiales no metálicos debe ajustar los parámetros del proceso de acuerdo con las características del material.Los plásticos de ingeniería, por ejemplo, necesitan controlar el calor de corte para evitar la deformación, mientras que los materiales compuestos deben optimizar las rutas de herramientas para evitar capas.Usando JSbase de datos de materialesy herramientas de simulación de procesos, el mejor esquema de procesamiento se puede combinar rápidamente.

¿Cómo elegir herramientas de corte CNC y parámetros de mecanizado basados en la dureza del material?

1.Clasificación de la dureza y las características de procesamiento de los materiales

Según la dureza del material (dureza de HRC Rockwell), hay tres tipos de objetos de procesamiento. Diferente dureza tiene diferentes efectos sobre el desgaste de la herramienta, la fuerza de corte y la precisión del mecanizado:

Rango de dureza (HRC)	Materiales típicos	Dificultades de procesamiento	Estrategia de respuesta tecnológica JS
Baja dureza (HRC <30)	Aleación de aluminio, aleación de cobre, plástico.	Acumulación del calor de corte y oxidación de la superficie.	Optimizar el refrigerante+proceso de corte de alta velocidad.
Dureza moderada (HRC 30-50)	Acero inoxidable, acero apagado y templado.	Cutlass y endurecimiento de la pieza de trabajo.	Herramientas recubiertas + puesta en escena.
Alta dureza (HRC> 50)	Acero endurecido, hierro fundido, aleación dura.	Las herramientas se usan rápidamente y la fuerza de corte aumenta rápidamente.	Herramienta de corte CBN+diseño de accesorios especializados.

2.Material de herramientas y tabla de coincidencia de parámetros de procesamiento

Basado en el resumen de la práctica a largo plazo de JS Company, se recomiendan las siguientes soluciones junto con escenarios de torno de mecanizado:

Grado de dureza	Material de herramienta recomendado	Velocidad de corte (m/min)	Velocidad de alimentación (MM/R)	Profundidad de corte (mm)	Destacaciones de la tecnología JS
Baja dureza	Aleación dura recubierta (Tialn)	200-400	0.2-0.5	1-3	Control de enlace de eje múltiple con rugosidad de la superficie ≤0.8 μm.
Dureza media	Aleación dura de grano fino (YG8)	80-150	0.1-0.3	0.5-2	Tecnología de compensación de deformación térmica con precisión ± 0.01 mm.
Alta dureza	Herramientas de corte CBN (nitruro de boro cúbico)	50-120	0.05-0.2	0.1-0.8	Los accesorios especializados pueden reducir la vibración y prolongar la vida útil tres veces.

3.Ventajas técnicas y validaciones prácticas de JS

Personalización de la herramienta:

• Proporcione herramientas de corte nano recubiertas (como Tialn, DLC) con hasta más del 50% de resistencia al desgaste.
• Soporte a los clientes para personalizar la geometría especialherramientas de corte(como cuchillas espirales, cuchillas onduladas, etc.).

Optimización inteligente de los parámetros del proceso:

• Evite automáticamente el riesgo de interferencia de la herramienta utilizando el software CAM para simular el proceso de corte.
• Se adopta el control de alimentación adaptativa para mecanizar para mejorar la eficiencia en un 20%.

Soporte de la base de datos de materiales:

• Hay más de 50 bibliotecas de parámetros de procesamiento de materiales (incluidos metales, plásticos y compuestos).
• Actualizaciones en tiempo real sobre materiales líderes en la industria, como plásticos de alto rendimiento, como PEKK y PEI.

Sistema de garantía de calidad:

• Inspección completa de CMM con tolerancia de tamaño de ± 0.005 mm.
• Proporcione un informe de verificación de parámetros de corte para reducir la prueba del cliente y el costo de error.

4.Consejos operativos y advertencias

• Verificación de corte: incluso si los parámetros coinciden, los recortes de 200 mm x 200 mm aún deben procesarse para probarcalidad de la superficie.
• Monitoreo de la vida útil de la herramienta: Sistema de monitoreo de fuerza de corte (JS System Alarm Umshold Ajustable) para la alarma de desgaste de la herramienta.
• Control ambiental: en el proceso de procesamiento de materiales de alta dureza, la temperatura del taller (± 2 ℃) es estable para evitar la expansión en caliente y la contracción en frío que afecta la precisión.

¿Cómo resolver el problema de desgaste de la herramienta de los materiales de aleación de titanio en el mecanizado CNC?

1.Las principales causas de desgaste de la herramienta de aleación de titanio

• La dureza y la tendencia de endurecimiento del trabajo: las aleaciones de titanio (como TI-6Al-4V) son propensas a trabajar en fortalecimiento durante el corte, lo que resulta en bordes de herramientas de desgaste y desgaste rápido.
• Conductividad de baja calor: el calor se concentra en el punto de contacto de la herramienta, que exacerba el suavizado de temperatura y el desgaste químico.
• Alta actividad química: la aleación de titanio es propensa a reacciones químicas con materiales de herramientas, lo que resulta en un desgaste adhesivo (fenómeno de adhesión).

2.Soluciones específicas y enfoques de implementación

Combinando los puntos técnicos de diferentes etapas de mecanizado, la estrategia de optimización de la aleación de titanio JSherramienta de mecanizadoEl desgaste se introduce a continuación:

Causas de desgaste	Solución	Método de implementación	Evaluación de efectos
Trabajar endureciendo	Utilice materiales de herramientas sobrealimentados.	Use nitruro de boro cúbico (CBN) o herramientas de corte recubiertas de diamantes con dureza ≥ 40GPA.	La vida en el cuchillo es 2-3 veces más larga.
Baja conductividad térmica	Optimización del proceso de enfriamiento.	Micro lubricación de alta presión + Herramientas de corte internas (MQL) + refrigeradas internamente con presión de refrigerante ≥ 10MPa.	Reduzca la temperatura de corte en -50%.
Desgaste de unión química	Tecnología de recubrimiento.	TIALN/TICN COMBAJE COMPUESTO DE COMBISTA DE 2-5 μM Y COEFICIENTE DE FRICCIÓN <0.3.	La rugosidad de la superficie ≤ 0.8 μm disminuyó la viscosidad del cuchillo.
Parámetros de corte irrazonables	Mejoramiento.	Reduzca la velocidad del huso (200-400 rpm), reduzca la velocidad de alimentación (0.05-0.15 mm/r) y aumente la profundidad de corte axial (0.5-2 mm).	Reduzca las fluctuaciones de la fuerza de corte y mejore la estabilidad del procesamiento.
La herramienta Diseño geométrico insuficiente	Forma mejorada de la cuchilla y ritmo de eliminación de chips.	Los ángulos de ranura de chips espirales (30-45 °) se optimizaron usando ángulos de rastrillo grandes (15-20 °) y ángulo de inclinación de cuchilla negativa (-10-15 °).	La descarga de chip liso reduce el riesgo de corte secundario.

3.Comparación de casos de aplicación práctica

JS optimiza los parámetros de herramienta y proceso, y el efecto de mecanizado típico de la aleación de titanio es el siguiente:

Indicador	Antes de la optimización	JS optimizado	Rango de mejora
Vida de herramienta (número de piezas)	50-80 piezas	150-200 piezas	↑ 180%-250%
Rugosidad de la superficie (RA)	1.6-3.2 μm	≤ 0.8 μm	↓ 50%-75%
Eficiencia de procesamiento (piezas/hora)	10-15 piezas	25-30 piezas	↑ 60%-100%
Fuerza de corte (n)	2,000-2,500	1.200-1,600	↓ 30%-40%

4.Precauciones y sugerencias de mantenimiento

• Inspeccione periódicamente el desgaste de la herramienta: los cambios en el cambio de radio de la cuchilla de la cuchilla cuando el umbral ≥ 50 μm) se monitoreó utilizando un profilómetro óptico.
• Evite el riesgo de rotura de la herramienta: al procesarpiezas de paredes delgadasPara reducir la velocidad de alimentación, estrategia de corte en capas.
• Control ambiental: la temperatura del taller debe ser estable a 20 ± 2 ° C y humedad ≤ 50% para evitar la deformación de los materiales de absorción de humedad.

¿Cuáles son los efectos de las condiciones de almacenamiento para diferentes materiales en el mecanizado CNC?

1. Control de humedad del iluminador

• Metales (como aleaciones de aluminio y aleaciones de magnesio): la alta humedad puede conducir fácilmente a la oxidación o la corrosión de la superficie del material, causando rebabas o aumentandoaspereza de la superficiedurante el procesamiento.Por ejemplo, si la capa de óxido de aleación de aluminio se espesa en un entorno húmedo, se requiere una profundidad de corte adicional o reemplazo de herramientas.
• Ingeniería de plásticos (por ejemplo, nylon, PC): después de absorber la humedad, el material se expande y la estabilidad de las dimensiones disminuye, lo que puede conducir a la deformación o desviación del tamaño de las partes procesadas.

2. efectos de fluctuaciones de temperatura

• Expansión térmica y contracción de materiales sensibles (como aleaciones de titanio y aleaciones de invar): los cambios de temperatura pueden conducir a cambios en el tamaño del material, lo que puede afectar la precisión del mecanizado.La aleación de titanio, por ejemplo, se expande a altas temperaturas, lo que lleva a la desviación de la ruta de herramientas durante la molienda y requiere la recalibración de los parámetros de la máquina herramienta.
• Plásticos (por ejemplo, ABS, Peek): se suaviza y se deforma a altas temperaturas, aumenta la fragilidad a bajas temperaturas y es propenso a grietas o capas durante el procesamiento.

3. Protección de empaque insuficiente

• Rastreos de la superficie y contaminación: si las láminas de metal no están recubiertas con papel resistente a la óxido o láminas de plástico, los rasguños durante el transporte o el almacenamiento pueden reducir la suavidad de la superficie y requerir procesos de pulido adicionales.
• Absorción de polvo: los compuestos de fibra de carbono están expuestos a ambientes de polvo durante el procesamiento. Las impurezas pueden incrustarse dentro del material y afectar la resistencia de la estructura.

4.Capaz de medidas antixidación

• Metales fácilmente oxidables (por ejemplo, aleaciones de magnesio y aleaciones de cobre): si no se recubren con aceite de óxido o protección de nitrógeno, la oxidación se intensifica durante el procesamiento y el desgaste de la herramienta aumenta en un 30%-50%.
• Solución: Use envases de vacío o desecante para absorber la humedad del medio ambiente y extender la vida útil del material del material.

5.MisClasificación y almacenamiento

• Riesgo de contaminación cruzada: mezcla de materiales duros (por ejemplo, carburo de tungsteno) conmateriales blandos(por ejemplo, el polietileno) puede causar rasguños en la superficie y requerir un almacenamiento separado en diferentes áreas.
• Daño físico: la altura excesiva de la barra de la pila puede causar flexión gravitacional y afectar la estabilidad de sujeción durante el mecanizado del torno.

La tendencia de desarrollo de futuros materiales de mecanizado CNC

1.Acelere la popularización Materiales livianos.

Aleación de aluminio y aleación de magnesio:

• Continúe reemplazando el acero tradicional en automotriz, aeroespacial y otros campos optimizando componentes, como aleación de aluminio de alta resistencia, aleaciones de magnesio y alcance el 30% -50% de pérdida de peso.
• La mejora de los procesos de mecanizado CNC, como el corte de alta velocidad y la micro lubricación, ha mejorado aún más su eficiencia de mecanizado.

Polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP):

• Se combina con una matriz de metal para formar una estructura de sándwich (como la aleación de fibra de carbono+aluminio) que equilibra la resistencia y el peso y se usa ampliamente en áreas como drones y autos de carreras.
• El mecanizado de CNC debe resolver los problemas de decolletaje y rebabas, y promover el desarrollo deacoplamiento múltipley herramientas de corte especiales.

2.Aumento de la demanda de materiales de ingeniería de alto rendimiento

• Aleación de titanio y superalloys: materiales centrales utilizados en condiciones de trabajo extremas, como motores de aviación y turbinas de gas.El mecanizado de CNC necesita romper el cuello de botella de alta dureza y baja conductividad térmica y promover la actualización de la herramienta CBN y la tecnología de enfriamiento.
• Materiales compuestos basados en cerámica: para equipos de semiconductores y componentes de energía nuclear, se requieren procesos de molienda especializados y herramientas de corte sobrealimentados (como recubrimientos de diamantes).

3.El surgimiento de materiales sostenibles y ecológicos

• Materiales metálicos reciclados: mejorar la proporción de aluminio, cobre y otras virutas metálicas para ser recicladas y reutilizadas, y reduce el desperdicio de materias primas a través de la red de CNC.
• Los materiales biodegradables: PLA y PHA en el empaque del consumidor se están expandiendo. El mecanizado CNC debe adaptarse a su bajo punto de fusión y buenas características de absorción de humedad.

Resumen

En el campo del mecanizado CNC, la selección y la aplicación de materiales siempre han sido los factores clave para determinar el rendimiento del producto y la eficiencia de mecanizado. Desde aleaciones de aluminio tradicionales y aleaciones de titanio hasta compuestos emergentes de fibra de carbono, el mecanizado CNC ha diversificado la fabricación de piezas de precisión al adaptarse a las propiedades físicas deMateriales diferentes. Los materiales metálicos dominan las aplicaciones industriales debido a su alta resistencia y conductividad térmica, mientras que los materiales no metálicos aparecen en escenarios ambientales ligeros y extremos.

En el futuro, con la creciente demanda de mecanizado CNC ligero, sostenible e inteligente integrará aún más las bases de datos de materiales impulsadas por la IA, los procesos de acoplamiento de múltiples eje yfabricación verdeTecnologías para impulsar los avances en nano precisión e integración intermaterial del torno de mecanizado y mecanizado molino, remodelando los límites de la fabricación en el futuro.

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Preguntas frecuentes

1. ¿A qué se debe prestar atención al procesar piezas de plástico?

Al procesar piezas de plástico, la velocidad de corte y la fuerza de alimentación deben reducirse para evitar el sobrecalentamiento y la deformación.Se recomienda aire comprimido para enfriar para evitar grietas o decoloración causada por residuos líquidos.

2. ¿Cómo determinar cuándo reemplazar las herramientas CNC?

Vea si el color del chip se oscurece, si el acabado es duro, si hay un ruido.Si la herramienta está mal usada, debe reemplazarse para evitar los focos o reducir la precisión.

3. ¿Por qué es necesario limpiar la superficie del material antes del mecanizado CNC?

Retire las manchas de aceite o las impurezas de la superficie del material para evitar cualquier impacto en la precisión o el daño a la herramienta durante el procesamiento y para garantizar un acabado suave y dimensiones precisas.

4. ¿Qué hacer si las piezas de aluminio de mecanizado de CNC son fáciles de mantener a un cuchillo?

Use herramientas de corte recubiertas (como estaño) para acelerar y reducir las velocidades de alimentación y use un refrigerante altamente lubricante para reducir la fricción y la acumulación de calor.

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