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La tecnología de fresado CNC es uno de los procesos de fabricación más importantes para piezas de precisión. Independientemente de si se trata de piezas avanzadas en el sector aeroespacial o piezas de precisión en equipos médicos,Fresado de CNCpuede proporcionar soluciones de procesamiento de alta eficiencia y alta precisión.
Este artículo proporcionará una introducción completa a los tipos de materiales comúnmente utilizados para la fresación CNC y las consideraciones especiales de material para la fresado CNC de 5 eje en un esfuerzo por ayudarlo a hacer la mejor selección de materiales basada en los requisitos del proyecto. Ya sea que sea un comprador que busque un servicio de fresado CNC o un fabricante interesado en el costo de las máquinas de fresado CNC, esta guía lo ayudará con datos de referencia útiles.
¿Cuáles son los materiales metálicos más utilizados en la fresado CNC?
Los materiales metálicos son siempre de máxima prioridad para el mecanizado de fresado CNC. Aunque los materiales plásticos han sustituido a los metales en parte en parte, la mayoría de los fabricantes de equipos todavía les gusta procesar el uso de materiales metálicos porque poseen una aparente resistencia, durabilidad y beneficios de precisión.
1. aleación de aluminio
La aleación de aluminio es un material comúnmente utilizado para la fresado CNC porque es ligero, moderadamente duro y fácil de procesar. 6061 y 7075 son las formas populares. 6061 se puede usar para piezas estructurales generales, y 7075 tiene mayor resistencia y es adecuado parapiezas aeroespaciales. La aleación de aluminio tiene baja resistencia a la corte y un bajo desgaste de herramientas en la fresado CNC, que es adecuado para el mecanizado de alta velocidad.
2. Acero inoxidable
El acero inoxidable tiene alta resistencia a la corrosión y se puede usar en equipos médicos, equipos de procesamiento de productos químicos y de alimentos. 303, 304 y 316L son comunes, 303 es fácil de mecanizar y adecuado para piezas complejas, 304 es de propósito general y 316L tiene una resistencia de corrosión más alta, pero es un poco más difícil de procesar. Cuando CNC fresado mecanizado por acero inoxidable, preste atención a las estrategias de selección de herramientas y enfriamiento para evitar el endurecimiento del trabajo.
3. acero de carbono
El acero al carbono es de bajo costo y alta resistencia y ve un uso generalizado en piezas mecánicas y fabricación de herramientas. Los ejemplos clásicos son 1018 (acero bajo en carbono) y 1045 (acero de carbono medio). 1018 es fácil de procesar pero de baja resistencia, mientras que 1045 se pueden tratar térmicamente para aumentar la dureza. Al revolver el acero al carbono con CNC, elparámetros de cortetienen que ser controlados para evitar el sobrecalentamiento y la deformación.
4. aleaciones de titanio
Las aleaciones de titanio tienen una gran fuerza y peso ligero, y se utilizan principalmente en implantación aeroespacial y médica. La aleación de titanio usada más popular es TC4 (TI-6Al-4V). Es difícil cortar las aleaciones de titanio porque conducen mal el calor y están ansiosos por adherirse al cuchillo, lo que requiere herramientas especiales, así como velocidades de corte más bajas.
5.
El latón es fácilmente maquinable y se aplica a piezas de precisión y piezas electrónicas. Tiene un alto acabado superficial y rebabas insignificantes cuando la fresado CNC. El latón tiene compatibilidad universal en válvulas, engranajes y componentes para la decoración. Hay un desgaste mínimo en las herramientas durante el procesamiento y se adapta a la producción en masa.
6. Tool Steels
Los aceros de herramientas (D2 y H13, por ejemplo) son extremadamente duros y tienen una alta resistencia al desgaste y se utilizan principalmente en moldes y herramientas de corte.Herramienta de fresado CNCLos aceros generalmente requieren herramientas de carburo y están maquinados en bruto antes del tratamiento térmico para reducir la deformación.
¿Qué materiales de plástico son adecuados para el mecanizado de fresado CNC?
1.Abs Plastic
El ABS es uno de los plásticos de ingeniería más utilizados para la fresación CNC. El ABS no es propenso a agrietarse y posee una dureza satisfactoria cuando se procesa. El ABS se puede emplear para fabricar carcasas, prototipos y piezas de prueba que son de naturaleza funcional. Regula la temperatura del corte mientras se procesa para que el material no se derrita.
2.Polycarbonato (PC)
El policarbonato es duro y transparente con una alta resistencia al impacto. Por lo general, se usa para hacer cubiertas protectoras, ventanas y piezas ópticas. Al mecanizar la PCUsando CNC, debe usar herramientas afiladas y observar la velocidad de corte adecuada para evitar la atomización de la superficie.
3.Nylon (PA)
El nylon posee muy buena resistencia al desgaste y altas propiedades de lubricación inherente. El nylon se puede aplicar a la fabricación de engranajes, rodamientos y piezas deslizantes. Es fácil crear rebabas mientras trabaja con Nylon, y debe elegir el ángulo de herramienta y los parámetros de corte adecuados.
4.Pom
POM es muy estable dimensionalmente y un coeficiente de baja fricción. Se puede usar como un buen material para hacer engranajes y rodamientos de precisión. La POM de fresado CNC dará como resultado una alta precisión dimensional, pero será cauteloso para controlar la velocidad de alimentación.
5.ptfe (teflón)
PTFE es resistente a la corrosión química y tiene resistencia a alta temperatura. PTFE se aplica ampliamente para hacer sellos y bujes. PTFE es difícil de procesar porque el material es demasiado suave y deformante, por lo que es especialtecnología de procesamientoy se requieren accesorios.
6.Peo
Peek es un plástico de ingeniería de alto rendimiento con alta resistencia a la temperatura y buena resistencia mecánica. PEEK se usa en las industrias aeroespaciales, médicas, etc. El mecanizado CNC de PEEK requiere el uso de herramientas de carburo y el control estricto de la temperatura de procesamiento.
7. ACRílico
El acrílico tiene una buena transmitancia de luz y un alto acabado superficial. Encuentra un uso extenso en bastidores de exhibición y componentes decorativos. Use herramientas de un solo filo en el procesamiento y use métodos de enfriamiento adecuados.
Precauciones de seguridad en el procesamiento:
- Selección de herramientas: las herramientas de carburo se pueden utilizar para procesar la mayoría de los plásticos, y las herramientas recubiertas de diamantes deben usarse para procesar plásticos difíciles de máquina como Peek.
- Técnica de enfriamiento: el enfriamiento por aire o la baja lubricación es la más adecuada para el nylon o el vistazo para evitar el sobrecalentamiento y la deformación de los materiales.
- Regulación de la fuerza de sujeción: los plásticos blandos (por ejemplo, PE) necesitarán reducir la presión de la abrazadera para evitar la sangría en elsuperficie de la pieza de trabajo.
¿Cuál es la diferencia entre el acero inoxidable 303, 304 y 316L en la fresado CNC?
1. Composición y características materiales
303 acero inoxidable:
La composición química de acero inoxidable 303 contiene 18% de cromo, 8% de níquel y 0,15% de azufre. La incorporación del elemento de azufre hace que el material sea más maquinable a expensas de la resistencia a la corrosión. Para el mecanizado de fresado CNC, el acero inoxidable 303 se puede mecanizar para enhebrar o piezas con intrincada geometría, y se produce un 20% menos de desgaste de la herramienta en comparación con 304.
304 acero inoxidable:
304 acero inoxidable tiene 18% de cromo, 8% de níquel y sin azufre. El material funcionará se endurecerá durante el procesamiento, y la velocidad de corte debe reducirse. 304 es un 30% más resistente a la corrosión que 303 y es más adecuado para equipos de procesamiento de alimentos o componentes exteriores.
316L acero inoxidable:
316Lacero inoxidablecontiene 2% de molibdeno y bajo carbono (0.03% de carbono), y su resistencia a la corrosión contra el cloruro es 50% más fuerte que 304. En el mecanizado de molienda CNC, la fuerza de corte de 316L es un 15% más fuerte que 304, y necesita máquinas herramientas de alta potencia y herramientas especiales de corte.
2. Dificultad de rendimiento y procesamiento
| Parámetros | 303 acero inoxidable | 304 acero inoxidable | 304 acero inoxidable |
| Resistencia a la tracción (MPA) | 620-750 | 520-680 | 480-620 |
| Dureza (HB) | 180-220 | 170-200 | 150-190 |
| Velocidad de corte (m/min) | 60-90 | 40-60 | 30-50 |
| Reducción de dificultades | Fácilmente | Medio | Dificultad |
| Herramientas de corte recomendadas | Metal duro. | Carburos recubiertos. | Herramientas de corte de cerámica o CBN. |
| Aplicación típica | Sujetador roscado. | Carcasa de equipos de alimentos. | Componentes marinos o médicos. |
3. Uso realizado
El acero inoxidable 303 se puede procesar mediante corte seco o refrigerante estándar. Cortar 304 acero inoxidable debe usar refrigerante. El corte de acero inoxidable 316L necesita fluido de corte de alto rendimiento, y el flujo de refrigerante debe ser bueno.
4. Calidad de la superficie de procesamiento
303 acero inoxidable posee lo mejoracabado superficialDespués del procesamiento. 304 El acero inoxidable ocupa el segundo lugar, con el requisito de cuidado para garantizar que el endurecimiento del trabajo no afecte la calidad de la superficie. El acero inoxidable 316L tiene una tendencia a las rebabas de superficie después del procesamiento, y se requiere desgaste secundario.
5. Comparación de costos de procesamiento
El acero inoxidable 303 tiene el costo más bajo de la máquina de fresado CNC. El costo de procesamiento de 304 acero inoxidable es de 20-30% más que 303. El acero inoxidable 316L tiene el costo de procesamiento más alto, 40-50% más de 304, y la causa principal es la tremenda pérdida de herramientas y la baja eficiencia de procesamiento.
6. Requisitos de procesamiento posterior
El acero inoxidable 303 generalmente no requiere un tratamiento especial después del mecanizado. 304 El acero inoxidable puede requerir un tratamiento de pasivación para mejorar la resistencia a la corrosión. Se recomienda realizar tratamientos de acabado comopulido electrolíticoDespués de mecanizar 316L de acero inoxidable.
¿Cómo hacer coincidir las herramientas de fresado CNC con diferentes materiales?
Coincidencia de herramientas de material de metal
1. aleación de aluminio
La aleación de aluminio tiene baja dureza y tiende a atenerse a la herramienta. Se recomiendaUse herramientas de carburo recubiertas de diamantes. Como se muestra en el informe Sandvik Coromant 2023, el recubrimiento de diamantes puede reducir la fricción y hacer que la vida de la herramienta sea 3 veces más larga. Elija un cortador de fresado de fondo plano de 3 van con una velocidad de corte de 800-1500 m/min y una alimentación de 0.1-0.3 mm/diente.
2. Acero inoxidable (304/316L)
El acero inoxidable es fácil de endurecer durante el mecanizado y, por lo tanto, se requieren herramientas de alta resistencia. Las herramientas de corte de carburo con recubrimiento de Tialn son resistentes al calor. El enfriamiento de alta presión es la herramienta de preferencia, ya que minimiza el uso de herramientas en un 30% en el mecanizado 316L.
3. aleación de titanio
La aleación de titanio no es conductora para el calor y posee una temperatura alta de corte. Se recomienda el uso de herramientas PCD (diamante policristalino). Las herramientas PCD tienen la capacidad de aumentar la velocidad de corte a 60-100 m/min y disminuir la velocidad de alimentación a 0.05-0.1 mm/diente para evitar la acumulación de chips.
Matriota de herramientas para materiales no metálicos
1. Plastics de ingeniería (como Peek, Nylon)
Los plásticos son fáciles de derretir y formar un enlace con la herramienta, por lo que se emplean herramientas de acero de alta velocidad con bordes afilados. Las fábricas de bola de doble filo son adecuadas para cortar superficies curvas, y la velocidad de corte se establece en 300-600 m/min. Ser un profesionalServicio de fresado CNCCompañía, proporcionaremos corte de prueba de material para garantizar la compatibilidad de la herramienta.
2. Materiales compuestos de fibra de carbono
La fibra de carbono es un desgaste grave en el equipo, por lo tanto, se deben usar el recubrimiento de diamantes o las herramientas de cerámica. Los resultados de los experimentos de Fraunhofer Institute 2021 muestran que los cortadores de caracol de 2 borde pueden reducir el riesgo de delaminación. La velocidad de corte se controlaría mejor a 200-400 m/min, y la profundidad de corte axial nunca más de 1,5 mm.
Referencia para herramientas de fresado CNC para diferentes materiales
| Tipo de material | Herramientas de corte recomendadas | Ángulo frontal (grados) | Velocidad de corte (m/min) | Sugerencia de JS |
| Aleación de aluminio | Revestimiento de diamantes. | 15-20 | 800-1500 | Enfriar bajo alta presión. |
| Acero inoxidable 304 | Tialn recubrimiento. | 8-12 | 40-80 | Consulte regularmente el desgaste. |
| Aleación de titanio | Grano ultrafino. | 6-8 | 60-100 | Parámetros de control estrictos. |
| Mirada de plástico | Metal duro. | 25-30 | 300-600 | Monitor de temperatura. |
| Compuesto de fibra de carbono | Herramientas de corte PCD. | Especial | 200-400 | Aspiradora disponible. |
¿Cómo usar materiales especiales para la fresado CNC de 5 ejes?
1. El procesamiento de ángulo de múltiples reduce la deformación del material
5 ejes de fresado CNCLas máquinas pueden controlar cinco ejes de movimiento simultáneamente para lograr un mecanizado continuo de superficies complejas. Al procesar materiales difíciles de mecanizar como las aleaciones de titanio y las aleaciones de alta temperatura basadas en níquel, la máquina puede ajustar automáticamente el ángulo de la herramienta para evitar la deformación del material causada por el sobrecalentamiento local. Nuestra empresa adopta un taller de temperatura constante y un sistema de enfriamiento especializado para reducir con éxito la tasa de pérdida de material en un 18% en el procesamiento de las cuchillas del motor de la aeronave.
2. La ruta de herramientas consultivas garantiza la precisión del mecanizado
Basado en la naturaleza anisotrópica del material compuesto de fibra de carbono, el sistema de molienda CNC de 5 ejes tiene la capacidad de generar una ruta de herramienta tridimensional. Mediante el monitoreo en tiempo real de la fluctuación de la fuerza de corte, la velocidad de alimentación yprofundidad de cortese controlan automáticamente. Cuando JS Company procesó implantes ortopédicos para su cliente en dispositivos médicos, aplicó esta tecnología para mantener la rugosidad de la superficie dentro de RA0.2 μm, lo que logró completamente el nivel de grado médico.
3. La base de datos de propiedades de materiales facilita la optimización del proceso
Nuestra empresa ha configurado una base de datos de parámetros de procesamiento con más de 200 materiales especiales. Durante el procesamiento de piezas de aleación de aluminio de magnesio por la fresado CNC de 5 ejes, el sistema llamará automáticamente el plan de procesamiento a prueba de llama preestablecido, junto con una aspiradora para la operación de seguridad. La tecnología se ha aplicado en la producción en masa de cajas de baterías para nuevos vehículos de energía, con la eficiencia de procesamiento mejorada en un 25% y una estabilidad dimensional de ± 0.01 mm.
¿Cómo mantener diferentes materiales de fresado CNC?
1. aleación de aluminio
La aleación de aluminio es fácil de oxidar y no muy dura. Después del procesamiento, la superficie debe limpiarse con etanol anhidro. Cuando se coloca en almacenamiento, debe sellarse y evaluarse contra la humedad para evitar contactar sustancias ácidas. Use refrigerante a base de agua cuando se procese para evitar el material que se adhiere al cuchillo.
2. Acero inoxidable
Las archivos de hierro deben retirarse inmediatamente después del procesamiento de acero inoxidable para evitar rascar la superficie.Tratamiento de pasivaciónpuede mejorar la resistencia a la corrosión. Remoje en solución de ácido nítrico durante 20 minutos (concentración 10%-15%).
3. aleación de titanio
La aleación de titanio debe almacenarse lejos de la luz y recubrir con grasa antioxidante después del procesamiento. Elija una fórmula neutral de pH para cortar líquido para evitar la fragilidad de hidrógeno.
4.
Peek es fácil de deformarse después de absorber la humedad. Debe secarse en un horno de 80 ℃ durante 4 horas antes del procesamiento. Use el enfriamiento del aire durante el procesamiento para evitar la carbonización del material.
5.Nylon (PA)
El nylon necesita ser sellado y empaquetado después del procesamiento, y la humedad se controla por debajo del 40%. Use bordes de corte afilados para herramientas de corte para reducir los rebabas.
6.BS
El ABS debe almacenarse a una temperatura que no exceda los 50 ℃ y evitar los rayos ultravioleta directos. El procesamiento de los escombros debe limpiarse a tiempo para preveniradsorción electrostáticacontaminación.
7. Fibra de carbono (CFRP)
Después del procesamiento de la fibra de carbono, el polvo debe eliminarse con una aspiradora, y se debe usar equipos de protección para evitar la irritación de la piel. Revise la herramienta para usar cada 30 minutos para evitar la delaminación de fibra.
¿Por qué algunos materiales tienen precios más altos pero menores costos generales?
Como ingeniero senior en JS, utilizaré más de 20 años de experiencia laboral para analizar las razones principales para la optimización de costos de materiales de alto precio:
1. Las propiedades materiales afectan directamente la vida del producto
JS tiene más de 50 opciones de material, algunas de las cuales son caras pero son más resistentes al desgaste, resistentes a la corrosión o resistentes a la fatiga. La vida útil de las piezas hechas de dichos materiales a menudo se extiende en un 30%-50%, lo que reduce la tasa de reemplazo. Normalmente usamos piezas de transmisión usandoaleaciones de alta resistencia, que puede tener una vida de hasta 2.3 veces materiales normales.
2. Hay diferencias en la eficiencia del procesamiento
Para jugar las propiedades del material al máximo, nuestra empresa generalmente adopta materiales costosos y de alto rendimiento. Según los datos de producción, cuando se utilizan plásticos de ingeniería específicos para el procesamiento por lotes, el tiempo de procesamiento de una sola pieza se puede reducir en un 18%, y la tasa de desechos puede disminuir por debajo del 2%. Esta ventaja de eficiencia es suficiente para compensar la diferencia de costo del material.
3. ahorros de costo oculto
Nuestra empresa emplea un control de precisión de ± 0.005 mm, y la tasa de calificación del producto puede ser de hasta el 98% utilizando materiales de alta calidad. Las pruebas comparativas muestran que la tasa de retrabajo de los materiales convencionales bajo el mismo proceso se elevará al 12%, y se agregarán costos adicionales como las pruebas y la reparación.
4. Factores de desarrollo sostenibles
Aunque nuestros productos compuestos ecológicos son más costosos por unidad, cumplen con ROHS y tienen una reciclabilidad del 85%. Estos bienes ayudan a los clientes a ahorrar el costo de eliminación de desechos mientras cumplen los niveles de certificación ambiental del mercado necesarios para la exportación.
Comparación de datos pertinentes para JS Company:
| Índice | Grupo de material de alto precio | Grupo de material ordinario |
| Vida útil promedio (meses) | 24 | 16 |
| Tiempo de procesamiento por artículo (actas) | 45 | 55 |
| Tasa de calificación por lotes | 98% | 88% |
| Frecuencia de mantenimiento anual | 2.1 | 3.8 |
Los datos comparativos se basan en 217 estadísticas de proyectos similares JS en 2023. Los datos muestran que aunque el uso de material de alto costo aumenta la inversión inicial en un 12%-15%, el costo del ciclo de vida puede reducirse en un 18%-22%. Este tipo de efecto de optimización de la estructura de costos es particularmente prominente en el caso de la producción en masa. Nuestro personal proporcionará a los clientes un informe de análisis cuantitativo deselección de materialbasado en condiciones de trabajo específicas.
Resumen
Materiales como metal, plásticos y materiales compuestos se pueden procesar con fresado CNC. Los materiales metálicos más comunes incluyen aleación de aluminio, acero inoxidable y aleación de titanio, que son adecuados para diferentes necesidades industriales. La tecnología de fresado CNC de 5 ejes se puede aplicar para procesar piezas complejas con eficiencia, y los pequeños equipos de fresado CNC son adecuados para la precisiónproducción de piezas pequeñas.
La tecnología de procesamiento compuesto de giro de fresado CNC puede completar una serie de procesos en una máquina y mejorar la eficiencia de producción. La selección de materiales debe considerar las propiedades mecánicas, la dificultad de procesamiento y los factores de costo. Los métodos correctos de selección y procesamiento de materiales pueden garantizar la calidad del producto y reducir los costos de producción. Con el avance de la tecnología, los tipos de materiales que pueden procesarse mediante fresado CNC se están expandiendo constantemente.
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Preguntas frecuentes
1. ¿Cuál es el material general utilizado para el mecanizado CNC?
Los materiales metálicos comunes aplicados al mecanizado CNC incluyen aleación de aluminio, acero inoxidable y aleación de titanio, que son ideales para la fabricación de componentes de alta precisión. Los plásticos de ingeniería como Nylon y Peek se pueden usar generalmente para aislamiento o componentes ligeros. La aleación de cobre o los materiales compuestos de fibra de carbono se pueden seleccionar para fines especiales, teniendo en cuenta la conductividad y la rigidez.
2. ¿Es una aleación de aluminio adecuada para mecanizado CNC?
La aleación de aluminio es extremadamente versátil para el mecanizado CNC. El material tiene la dureza de estar intermedio, baja resistencia de corte, menos desgaste en las herramientas durante el mecanizado, y puede lograr una precisión de hasta ± 0.02 mm. Los modelos estándar como 6061 tienen un acabado superficial de RA0.8 μm después del mecanizado.
3. ¿Cómo al molienda de materiales compuestos?
La fresado compuesto requiere un recubrimiento de diamantes o herramientas PCD, la velocidad del husillo se establece en 8,000-15,000 rpm, y la velocidad de alimentación se controla a 0.02-0.1 mm/diente. En el mecanizado, se emplea una aspiradora para eliminar el polvo en el tiempo, y el sistema de enfriamiento de aire se usa para evitar el sobrecalentamiento de la resina, lo que puede evitar efectivamente la delaminación y los defectos de las rebabas.
4. ¿Qué plásticos son más fáciles de procesar?
Los abdominales, el pom y el nylon son más fáciles de procesar. El ABS es difícil de cortar y difícil de deformarse, por lo que debe usarse para producir prototipos. POM es la suavidad más rígida y de la superficie después del procesamiento puede tener hasta RA0.4 μm. El nylon debe tener precaución contra su higroscopicidad y debe secarse a los 80 ℃ durante 4 horas antes del procesamiento.
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