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CNC-L'usinage, avec sa grande précision et son efficacité, est devenu la technologie de base de l'aérospatiale, de la fabrication automobile, des dispositifs médicaux et d'autres domaines. S'il s'agit de forme de rotation de précision des pièces métalliquesusinage de tourou la formation efficace de surfaces complexes dans le traitement des usinages des moulins, la sélection des matériaux est toujours le facteur clé qui détermine le coût de qualité et de traitement des produits. De l'alliage d'aluminium à l'acier inoxydable aux composites en fibre de carbone, la dureté, la ténacité et la conductivité thermique de chaque matériau affectent directement la durée de vie de l'outil, les paramètres de coupe et même la qualité de surface ultime.

Dans cet article, les caractéristiques et la logique de sélection des matériaux traditionnelles dans l'usinage CNC seront systématiquement analysées pour fournir des conseils complètes aux praticiens de la conception à la mise en œuvre.

Qu'est-ce que l'usinage CNC?

Usinage CNCest une technologie qui réalise l'usinage automatique de haute précision via un contrôle numérique de l'ordinateur.Son cœur se trouve à utiliser des instructions pré-programmées pour contrôler le mouvement de la machine-outil, tourusinage, moulinusinage, affûtageusinageet d'autres formulaires d'usinage.Lors du fraisage, l'outil peut réaliser la formation de structures de surface et de précision complexes par liaison de l'axe multiaxial la pièce.

Leusinageconvient non seulement aux matériaux métalliques tels que l'alliage en aluminium et l'acier inoxydable, mais aussi pour les matériaux non métalliques tels que les plastiques et les composites.Que ce soit la production de masse ou la personnalisation des petits lots, l'usinage CNC peut optimiser les chemins d'outils et les paramètres de coupe et améliorer l'efficacité tout en garantissant la qualité de la qualité de la surface et la cohérence des dimensions des pièces.

Quels sont les matériaux métalliques les plus couramment utilisés dans l'usinage CNC?

Dans l'usinage CNC, la sélection des matériaux métalliques détermine directement l'efficacité d'usinage, la précision et la contrôle des coûts du produit fini.Les classifications et les caractéristiques les plus couramment utilisées des matériaux métalliques sont les suivantes:

1 et 1Alliage d'aluminium (par exemple 6061, 7075)

L'alliage en aluminium présente les avantages du poids léger, de la conductivité thermique élevée et des excellentes performances de coupe, et est devenu le matériau préféré pour l'usinageCNC.Ses caractéristiques de dureté faible réduisent l'usure des outils, ce qui le rend particulièrement adapté àcomposants aérospatiauxcomme les supports et les boîtiers, ainsi que les pièces de voitures légères telles que les roues et le capot.Pendant le traitement, l'attention doit être accordée à la protection de la couche d'oxyde pour éviter les rayures de surface.

2Acier inoxydable (par exemple 304, 316L)

L'acier inoxydable est couramment utilisé dans CNCusinagePour une forte résistance à la corrosion, comme les dispositifs médicaux (instruments chirurgicaux), les équipements de transformation des aliments, etc.Sa ténacité élevée peut entraîner une tendance à durcir le travail, nécessitant une combinaison de paramètres à grande vitesse (1 000 à 2 000 tr / min) et à faible débit d'alimentation (0,05-0,2 mm / r), ainsi que le liquide de refroidissement, pour réduire la chaleur par friction.

3.Acolaire en acier (par exemple S136, P20)

L'acier à moule est largement utilisémoulage par injectionet mourir dans l'usinage CNC en raison de sa forte résistance à l'abrasion et de sa stabilité de taille.S136 convient aux exigences de polissage des miroirs élevés et P20 convient à l'usinage rugueux des structures complexes.Il faut prendre soin de préchauffer pendant le traitement afin de réduire le stress interne et d'éviter le risque de craquage.

4. alliage de titanium (par exemple Ti6Al4V)

L'alliage de titane est devenu le matériau central des lames du moteur d'avion et des implants orthopédiques en raison de leur rapport poids élevé et de leur résistance à la température élevée.Dans CNC-Machining, des outils spécialisés tels que les outils de fraises en revêtement PCD ou de diamant sont nécessaires et les paramètres de coupe (vitesse <800 tr / min, débit d'alimentation <0,1 mm / r) sont optimisés pour inhiber l'étouffement des outils.

5. ALLIAGES COPPER (par exemple C18150)

Les alliages de cuivre ont une conductivité thermique et sont idéaux pour les composants RF 5G, les dissipateurs de chaleur en cuivre.Pendant l'usinage CNC, la vitesse de coupe (200-400 m / min) doit être contrôlée pour éviter l'oxydation du matériau, et la technologie de refroidissement à haute pression est utilisée pour améliorer la douceur de la surface.

Point technique:L'adaptabilité de différents matériaux métalliques dans l'usinage CNC dépend de l'appariement des propriétés physiques et des paramètres technologiques.Par exemple,alliages en aluminiumRecherchez une coupe efficace, tandis que les alliages de titane nécessitent un équilibre entre la précision et la durée de vie de l'outil.En utilisant des bases de données de matériaux et des systèmes de sélection intelligents, tels que la société JS développée par module de recommandation AI, la plupart des solutions de traitement optimales peuvent être rapidement appariées.

Quelles sont les classifications de base pour l'usinage CNC commun des matériaux non métalliques?

Dans l'usinage CNC, la classification des matériaux non métalliques est principalement basée sur leur composition chimique et leurs propriétés physiques.La classification de base et les caractéristiques des matériaux non métalliques courants sont les suivants:

1 et 1Plastiques d'ingénierie

• ABS:Bonne ténacité, traitement pratique, adapté à la coque électronique, aux pièces automobiles, etc.Le taux de refroidissement doit être contrôlé pendant le traitement pour éviter la déformation.
• PC (polycarbonate):Une transmittance élevée (plus de 90%), utilisée dans des boucliers transparents et des lentilles optiques pour éviter les fissures de contrainte en raison de températures élevées.
• Coup d'œil:Résistance à haute température (supérieure à 250 ° C) etbonne biocompatibilitécommun aux implants médicaux, ainsi que la nécessité de contrôler la déformation d'absorption de l'humidité pendant le traitement.

2. matériaux compités

• Nylon renforcé en fibre de verre:Dur et léger, utilisé dans les cadres de drones et les structures de voitures pour éviter la superposition causée par le contact direct entre les coupeurs et les fibres.
• Époxy en fibre de carbone:Un excellent rapport force / poids, adapté aux composants aérospatiaux, nécessite des outils enduit de diamant pour réduire l'usure pendant le traitement.

3 et 3Matériaux en céramique

• Céramique en alumine:Bonne isolation et dureté élevée pour les substrats électroniques et les coussins résistants à l'abrasion. Précision au niveau du micromètre requise pour le broyage à travers des roues de broyage en diamant.
• Céramique au nitrure de silicium:Utilisé pour les lames de turbine à gaz résistance à haute température, résistance élevée aux chocs thermiques, le traitement doit adopter une technologie de coupe assistée par ultrasons.

4Caoutchouc et élastomères

• Silicone:Élasticité élevée, anti-âge, utilisée pour le scellage et les cathéters médicaux.Une basse vitesse (<500 tr / min) est requise pendant le traitement pour empêcher la déchirure des matériaux.
• PU (polyuréthane):L'abrasion et la déchirure, utilisées dans les tapis de plancher de voiture et les composants d'amorti industriel pour éviter la déformation des matériaux causée par une température élevée.

Point technique:Le traitement des matériaux non métalliques doit ajuster les paramètres de processus en fonction des caractéristiques des matériaux.Les plastiques d'ingénierie, par exemple, doivent contrôler la chaleur de coupe pour éviter la déformation, tandis que les matériaux composites doivent optimiser les chemins d'outils pour éviter la superposition.En utilisant JSbase de données de matériauxEt les outils de simulation de processus, le meilleur schéma de traitement peut être rapidement apparié.

Comment choisir les outils de coupe CNC et les paramètres d'usinage en fonction de la dureté des matériaux?

1 et 1Classification des caractéristiques de dureté et de traitement des matériaux

Selon la dureté matérielle (HRC Rockwell dureté), il existe trois types d'objets de traitement. La dureté différente a des effets différents sur l'usure des outils, la force de coupe et la précision d'usinage:

Range de dureté (HRC)	Matériaux typiques	Difficultés de traitement	Stratégie de réponse à la technologie JS
Faible dureté (HRC <30)	Alliage d'aluminium, alliage de cuivre, plastique.	Accumulation de coupe de la chaleur et de l'oxydation de la surface.	Optimiser le refroidissement + processus de coupe à grande vitesse.
Dureté modérée (HRC 30-50)	Acier inoxydable, en acier trempé et trempé.	Cutlass et durcissement de la pièce.	Outils revêtus + mise en scène.
Haute dureté (HRC> 50)	Acier durci, fonte, alliage dur.	Les outils s'usent rapidement et la force de coupe augmente rapidement.	Outil de coupe CBN + conception de luminaire spécialisée.

2Matériau à outils et paramètres de traitement Tableau de correspondance

Sur la base du résumé de la pratique à long terme de la société JS, les solutions suivantes sont recommandées conjointement avec des scénarios de tour d'usinage:

Grade de dureté	Matériau à outils recommandé	Vitesse de coupe (m / min)	Taux d'alimentation (mm / r)	Profondeur de coupe (mm)	Points forts de la technologie JS
Dureté faible	Alliage dur revêtu (Tialn)	200-400	0,2-0,5	1-3	Contrôle de liaison multi-axe avec rugosité de surface ≤ 0,8 μm.
Dureté moyenne	Alliage dur à grain fin (yg8)	80-150	0.1-0.3	0,5-2	Technologie de compensation de déformation thermique avec précision ± 0,01 mm.
Dureté élevée	Outils de coupe CBN (nitrure de bore cube)	50-120	0,05-0.2	0.1-0.8	Les luminaires spécialisés peuvent réduire les vibrations et prolonger la durée de vie à trois reprises.

3 et 3Avantages techniques et validations pratiques de JS

Personnalisation des outils:

• Fournir des outils de coupe nano-revêtus (tels que Tialn, DLC) avec une résistance à l'usure jusqu'à plus de 50%.
• Soutenez les clients pour personnaliser la géométrie spécialeoutils de coupe(comme les lames en spirale, les lames ondulées, etc.).

Optimisation intelligente des paramètres de processus:

• Évitez automatiquement le risque d'interférence de l'outil en utilisant le logiciel CAM pour simuler le processus de coupe.
• Le contrôle des aliments adaptatifs du tour d'usinage est adopté pour améliorer l'efficacité de 20%.

Prise en charge de la base de données des matériaux:

• Il y a plus de 50 bibliothèques de paramètres de traitement des matériaux (y compris les métaux, les plastiques et les composites).
• Mises à jour en temps réel sur les matériaux de pointe tels que des plastiques hautes performances tels que PEKK et PEI.

Système d'assurance qualité:

• Inspection complète du CMM avec une tolérance de taille de ± 0,005 mm.
• Fournir un rapport de vérification des paramètres de coupe pour réduire les coûts des essais et des erreurs des clients.

4Conseils opérationnels et mises en garde

• Vérification de la coupe: même si les paramètres correspondent, les découpes de 200 mm x 200 mm doivent encore être traitées pour testerqualité de surface.
• Surveillance de la durée de vie de l'outil: Système de surveillance des forces de coupe (seuil d'alarme du système JS réglable) pour l'alarme d'usure des outils.
• Contrôle environnemental: Dans le processus de traitement des matériaux de dureté élevée, la température de l'atelier (± 2 ℃) est stable pour éviter l'expansion à chaud et le retrait au froid affectant la précision.

Comment résoudre le problème d'usure des outils des matériaux en alliage de titane dans l'usinage CNC?

1 et 1Les principales causes d'usure de l'outil en alliage en titane

• Tendance de dureté et de durcissement du travail: les alliages de titane (tels que TI-6AL-4V) sont susceptibles de faire du sortage pendant la coupe, ce qui entraîne des bords d'outil d'usure rapide.
• Faible conductivité thermique: la chaleur est concentrée dans le point de contact de l'outil, qui aggrave le ramollissement à haute température et l'usure chimique.
• Activité chimique élevée: l'alliage du titane est sujet aux réactions chimiques avec des matériaux d'outils, entraînant une usure adhésive (phénomène d'adhésion).

2Solutions ciblées et approches de mise en œuvre

Combinant les points techniques de différentes étapes d'usinage, la stratégie d'optimisation de JS Titanium Alloyoutil d'usinageL'usure est introduite ci-dessous:

Causes d'usure	Solution	Méthode d'implémentation	Évaluation des effets
Travail en durcissant	Utilisez des matériaux d'outils surhard.	Utilisez du nitrure de bore cubique (CBN) ou des outils de coupe à revêtement en diamant avec dure du dureté ≥ 40gpa ont été utilisés.	La durée de vie du couteau est 2 à 3 fois plus longue.
Faible conductivité thermique	Optimisation du processus de refroidissement.	Micro-lubrification à haute pression + outils internes (MQL) + refroidisse en interne avec pression de liquide de refroidissement ≥ 10MPA.	Réduisez la température de coupe de -50%.
Usure de liaison chimique	Technologie du revêtement.	Épaisseur de revêtement composite Tialn / TICN de 2-5 μm et coefficient de frottement <0,3.	La rugosité de surface ≤ 0,8 μm a diminué la viscosité du couteau.
Paramètres de coupe déraisonnables	Optimisation.	Réduire la vitesse de la broche (200-400 tr / min), réduire la vitesse d'alimentation (0,05-0,15 mm / r) et augmenter la profondeur de coupe axiale (0,5-2 mm).	Réduisez les fluctuations de la force de coupe et améliorez la stabilité du traitement.
L'outil conception géométrique insuffisante	Amélioration de la forme de la lame et de la rainure d'élimination des puces.	Les angles de rainure de la puce en spirale (30-45 °) ont été optimisés en utilisant de grands angles de râteau (15-20 °) et un angle d'inclinaison de lame négative (-10-15 °).	La décharge de puce lisse réduit le risque de coupe secondaire.

3 et 3Comparaison des cas de demande pratiques

JS optimise les paramètres de l'outil et du processus, et l'effet d'usinage typique de l'alliage de titane est le suivant:

Indicateur	Avant l'optimisation	JS optimisé	Plage d'amélioration
La vie de l'outil (nombre de pièces)	50-80 pièces	150-200 pièces	↑ 180% -250%
Rugosité de surface (RA)	1,6-3,2 μm	≤ 0,8 μm	↓ 50% -75%
Efficacité de traitement (pièces / heure)	10-15 pièces	25-30 pièces	↑ 60% -100%
Force de coupe (n)	2 000-2 500	1 200-1,600	↓ 30% -40%

4Précautions et suggestions de maintenance

• Inspectez périodiquement l'usure des outils: les changements dans le changement de rayon de lame lame lorsque le seuil ≥ 50 μm) a été surveillé à l'aide d'un profilomètre optique.
• Évitez le risque de rupture d'outils: lors du traitementpièces à parois mincesPour réduire la vitesse d'alimentation, la stratégie de coupe en couches.
• Contrôle environnemental: La température de l'atelier doit être stable à 20 ± 2 ° C et une humidité ≤ 50% pour empêcher la déformation d'absorption d'humidité des matériaux.

Quels sont les effets des conditions de stockage pour différents matériaux sur l'usinage CNC?

1. Contrôle de l'humidité améliorant

• Métaux (comme les alliages en aluminium et les alliages de magnésium): une humidité élevée peut facilement conduire à l'oxydation ou à la corrosion de la surface du matériau, provoquant des bavures ou des augmentationsrugosité de surfacePendant le traitement.Par exemple, si la couche d'oxyde d'alliage d'aluminium s'épaissit dans un environnement humide, une profondeur de coupe ou un remplacement d'outil supplémentaire est nécessaire.
• Plastiques d'ingénierie (par exemple en nylon, PC): Après avoir absorbé l'humidité, le matériau se dilate et la stabilité des dimensions diminue, ce qui peut entraîner une déformation ou une déviation de taille des pièces transformées.

2.Effects des fluctuations de température

• Extension thermique et retrait des matériaux sensibles (comme les alliages de titane et les alliages invar): les changements de température peuvent entraîner des changements de taille de matériau, ce qui peut affecter la précision de l'usinage.L'alliage de titane, par exemple, se développe à des températures élevées, conduisant à l'écart du chemin de l'outil pendant le fraisage et nécessitant un recalibrage des paramètres de la machine-outil.
• Plastiques (par exemple ABS, PEEK): adoucit et se déforme à des températures élevées, augmente la fragilité à basse température et est sujet à la fissuration ou à la superposition pendant le traitement.

3. Protection d'insuffisance des emballages

• Rayures de surface et contamination: si les feuilles de métal ne sont pas enduites de papier résistant à la rouille ou de plaques en plastique, les rayures pendant le transport ou le stockage peuvent réduire la douceur de la surface et nécessiter des processus de polissage supplémentaires.
• Absorption de poussière: les composites en fibre de carbone sont exposés aux environnements de poussière pendant le traitement. Les impuretés peuvent être intégrées à l'intérieur du matériau et affecter la résistance de la structure.

4.lack de mesures anti-oxydation

• Métaux facilement oxydables (par exemple les alliages de magnésium et les alliages de cuivre): s'il n'est pas enduit d'huile de rouille ou de protection d'azote, l'oxydation s'intensifie pendant le traitement et l'usure des outils augmente de 30% à 50%.
• Solution: Utilisez un emballage à vide ou des dessicants pour absorber l'humidité de l'environnement et prolonger la durée de conservation du matériau.

5.Misclassification et stockage

• Risque de contamination croisée: mélange des matériaux durs (par exemple en carbure de tungstène) avecmatériaux mous(par exemple le polyéthylène) peut provoquer des rayures à la surface et nécessiter un stockage séparé dans différentes zones.
• Dommages physiques: la hauteur excessive de la barre de pile peut provoquer une flexion gravitationnelle et affecter la stabilité de serrage lors de l'usinage du tour.

La tendance de développement des futurs matériaux d'usinage CNC

1 et 1Accélérez les matériaux légers de popularisation.

Alliage en aluminium et alliage de magnésium:

• Continuez à remplacer l'acier traditionnel dans l'automobile, l'aérospatiale et d'autres champs en optimisant des composants tels que l'alliage d'aluminium à haute résistance, les alliages de magnésium et atteindre une perte de poids de 30% à 50%.
• L'amélioration des processus d'usinage CNC telles que la coupe à grande vitesse et la micro-lubrification a encore amélioré leur efficacité d'usinage.

Polymère renforcé en fibre de carbone (CFRP):

• Il se combine avec une matrice métallique pour former une structure sandwich (comme la fibre de carbone + l'alliage d'aluminium) qui équilibre la force et le poids et est largement utilisé dans des zones telles que les drones et les voitures de course.
• L'usinage CNC doit résoudre les problèmes de décolletage et de bavure et de promouvoir le développement decouplage multi-axeet des outils de coupe spéciaux.

2Augmentation de la demande de matériaux d'ingénierie haute performance

• Alliage en titane et superalliages: matériaux de base utilisés dans des conditions de travail extrêmes telles que les moteurs d'aviation et les turbines à gaz.L'usinage CNC doit percer le goulot d'étranglement d'une dureté élevée et d'une faible conductivité thermique et favoriser la mise à niveau de l'outil CBN et de la technologie de refroidissement.
• Matériaux composites à base de céramique: Pour l'équipement de semi-conducteur et les composants de l'énergie nucléaire, les processus de broyage spécialisés et les outils de coupe surhards (tels que les revêtements de diamants) doivent être développés.

3 et 3La montée des matériaux durables et respectueux de l'environnement

• Matériaux métalliques recyclés: Améliorez la proportion d'aluminium, de cuivre et d'autres copeaux métalliques à recycler et à réutiliser, et réduire les déchets de matières premières par le filet CNC.
• Les matériaux biodégradables: PLA et PHA dans l'emballage des consommateurs se développent. L'usinage CNC doit s'adapter à son faible point de fusion et à de bonnes caractéristiques d'absorption d'humidité.

Résumé

Dans le domaine de l'usinage CNC, la sélection et l'application des matériaux ont toujours été les facteurs clés pour déterminer les performances du produit et l'efficacité de l'usinage. Des alliages d'aluminium traditionnels et des alliages de titane aux composites en fibre de carbone émergents, l'usinage CNC a diversifié la fabrication de pièces de précision en s'adaptant aux propriétés physiques desdifférents matériaux. Les matériaux métalliques dominent les applications industrielles en raison de leur forte résistance et de leur conductivité thermique, tandis que les matériaux non métalliques apparaissent dans des scénarios environnementaux légers et extrêmes.

À l'avenir, avec la demande croissante d'usinage CNC léger, durable et intelligent, intégrera davantage les bases de données de matériaux axées sur l'IA, les processus de couplage multi-axes, etfabrication verteTechnologies pour entraîner des percées dans la nano-précision et l'intégration transversale du tour d'usinage et de l'usinage Moulin, remodelant les limites de la fabrication à l'avenir.

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FAQ

1. À quoi devrait être prêté attention lors du traitement des pièces en plastique?

Lors du traitement des pièces en plastique, la vitesse de coupe et la force d'alimentation doivent être réduites pour éviter la surchauffe et la déformation.De l'air comprimé est recommandé pour le refroidissement pour éviter les fissures ou la décoloration causées par des résidus liquides.

2.Comment déterminer quand remplacer les outils CNC?

Voyez si la couleur de la puce s'assombrit, si la finition est rugueuse, s'il y a un bruit.Si l'outil est gravement porté, il doit être remplacé pour éviter les décoches ou réduire la précision.

3. Pourquoi est-il nécessaire de nettoyer la surface du matériau avant l'usinage CNC?

Retirez les taches d'huile ou les impuretés de la surface du matériau pour éviter tout impact sur la précision ou les dommages à l'outil pendant le traitement et pour assurer une finition lisse et des dimensions précises.

4. Que faire si les pièces d'aluminium d'usinage CNC sont faciles à respecter un couteau?

Utilisez des outils de coupe enduits (tels que l'étain) pour accélérer et réduire les taux d'alimentation et utiliser un liquide de refroidissement hautement lubrifiant pour réduire les frottements et l'accumulation de chaleur.

Ressources

Tour en métal

Routeur CNC

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