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Quando si utilizzano utensili per la lavorazione CNC per lavorare materiali duri come leghe di titanio, acciai temprati e leghe resistenti alle alte temperature, si verificano spesso problemi quali guasti prematuri delle punte da trapano e improvvisa riduzione della durata utile .
Ciò non solo aumenta direttamente i costi di approvvigionamento degli utensili, ma riduce anche l'efficienza produttiva a causa dei frequenti tempi di fermo per i cambi utensile e influisce persino sulla precisione della lavorazione e sulla qualità del prodotto, diventando un ostacolo nascosto per i lavori di lavorazione CNC.
Analizzeremo l'intera catena, dalla scienza dei materiali alla progettazione geometrica, fino alla collaborazione con le macchine utensili, mostrando come ridurre realmente i costi totali ottimizzando il preventivo di lavorazione CNC e aiutandoti a costruire un sistema di lavorazione di materiali duri stabile e prevedibile .
Riepilogo delle risposte principali
| Domande fondamentali | Risposte chiave | Valore |
| Definizione della durata dell'utensile | È determinato dall'usura del fianco (VB≤0,3 mm) e dall'MTTL. Il nucleo è l'effetto sinergico del substrato e del rivestimento AlTiN. | Stabilire standard di valutazione scientifica per riprogettare i criteri di selezione. |
| Come scegliere una punta da trapano? | È necessario un abbinamento dinamico tra substrato, geometria e rivestimento. | Adotta una metodologia pratica ed evita i costi derivanti da tentativi ed errori. |
| Il ruolo delle macchine utensili | L'eccentricità del mandrino (<0,003 mm) e il raffreddamento interno ad alta pressione (>70 bar) determinano il potenziale degli utensili da taglio. | Ottimizza le configurazioni delle macchine utensili e degli utensili da taglio per ottenere il massimo delle prestazioni. |
| Ottimizzazione dei costi totali | Quantificare tutti i consumi, fornire preventivi professionali con impegno tecnologico è fondamentale per il controllo dei costi. | Concentrarsi sul costo totale per ridurre i costi e migliorare l'efficienza. |
Punti chiave:
- Prospettiva dell'ingegneria dei sistemi: la durata dell'utensile è il risultato dell'interazione tra materiali, geometria, rivestimenti, macchine utensili e parametri. La selezione isolata ha un effetto limitato.
- Effetto leva sui costi: il costo dell'utensile in sé rappresenta solo il 3-5% del costo totale di lavorazione, mentre le fluttuazioni della sua durata incidono su oltre il 30% del costo totale.
- Decisioni basate sui dati: affidarsi a dati specifici provenienti dai test di lavorazione dei materiali tramite lavorazione CNC (ad esempio, velocità di taglio Vc, costo per foro) forniti dai fornitori è più significativo che affidarsi ai marchi.
- Valore del partner: il vantaggio di collaborare con esperti come JS Precision è che il rischio può essere previsto e gestito in modo efficace attraverso lo sviluppo congiunto dei processi, garantendo economie di lavorazione stabili.
Affidati a JS Precision: guida alla selezione degli utensili per servizi di lavorazione CNC di materiali duri
Nella lavorazione CNC di materiali duri, è importante avere esperienza per risolvere i problemi. JS Precision è impegnata attivamente nel settore da molto tempo e disponiamo di oltre 5.000 soluzioni per la lavorazione di materiali duri nei settori aerospaziale, della costruzione di stampi di precisione e in altri settori.
Il tasso di successo nella selezione degli utensili per materiali complessi come le leghe di titanio e le leghe ad alta temperatura è del 98%. Tutto il personale tecnico di JS Precision vanta oltre 10 anni di esperienza nel settore.
Secondo l'Organizzazione internazionale per la normazione (ISO) nella norma ISO 3685:1993 , gli utensili per la lavorazione di materiali duri devono soddisfare requisiti particolari per quanto riguarda la resistenza del materiale del substrato e l'adesione dei rivestimenti.
I sistemi di selezione degli utensili offerti da JS Precision sono conformi a questo standard e le loro prestazioni sono state esaminate da terze parti ufficialmente riconosciute.
Disponiamo inoltre di un esclusivo database di lavorazione dei materiali che include parametri di taglio e soluzioni di abbinamento degli utensili per oltre 200 tipi di materiali per lavorazioni CNC , fornendo rapidamente consigli accurati per i vostri lavori di lavorazione CNC.
Se stai riscontrando problemi di durata degli utensili nella lavorazione di materiali duri, contatta immediatamente il team di ingegneria di JS Precision. Fornisci i materiali di lavorazione, i requisiti di diametro del foro e il modello della macchina utensile per ricevere un piano di selezione delle punte CNC personalizzato e gratuito, evitando costi di tentativi ed errori e migliorando rapidamente l'efficienza di lavorazione.
Cosa determina realmente la durata dei tuoi utensili per lavorazioni CNC?
La durata degli utensili per lavorazioni CNC dipende dal substrato, dal tipo e dai parametri. Conoscere questi aspetti aumenterà la durata a partire dalla radice e, di conseguenza, i costi di lavorazione CNC.
Valutazione quantitativa: definizione della fine della vita utile dell'utensile
La fine della vita utile di un utensile non è una questione di opinioni, ma è misurabile. Il criterio per stabilire la fine della vita utile di un utensile è solitamente un'usura media di 0,3 mm sul fianco dell'utensile, oppure la comparsa di danni, come scheggiature o rotolamenti, sull'utensile.
La vita media dell'utensile (MTTL) è una misura statistica significativa. Indica la durata media di un gruppo di utensili e offre un supporto statistico al processo di pianificazione del ciclo di sostituzione degli utensili nelle lavorazioni di fresatura CNC .
Difesa sinergica del substrato e del rivestimento
- Tenacità del substrato: il contenuto di cobalto del carburo cementato (6%-12%) e la dimensione delle particelle di carburo bilanciano la resistenza all'usura e la resistenza agli urti.
- Protezione tramite rivestimento: i rivestimenti AlTiN, AlCrN o SiAlYN sono resistenti al calore e all'usura, adatti a materiali specifici per lavorazioni CNC.
Vuoi sapere se i tuoi attuali utensili per la lavorazione CNC stanno raggiungendo la loro durata ottimale? Carica i tuoi parametri di lavorazione e il modello dell'utensile e JS Precision fornirà una valutazione gratuita della durata e suggerimenti di ottimizzazione mirati per aiutarti a ridurre ulteriormente i costi.
Come padroneggiare la scienza della selezione delle punte da trapano CNC per materiali duri?
La scelta della punta da trapano CNC è fondamentale per la lavorazione di materiali duri, poiché richiede una corrispondenza precisa dei materiali e della progettazione geometrica per migliorare l'efficienza e la durata.
Scelta del materiale: carburo cementato, acciaio rapido contenente cobalto o acciaio rapido con metallurgia delle polveri
I materiali duri lavorati con punte di materiali diversi presentano notevoli differenze nelle prestazioni di lavorazione. Di seguito un confronto dettagliato:
| Materiale della punta del trapano | Contenuto/Caratteristiche di cobalto | Durata multipla per la lavorazione di acciaio HRC 45+ | Scenari applicabili | Fascia di prezzo (USD/bit) |
| Acciaio rapido contenente cobalto (HSS-Co) | Contenuto di cobalto 5%-8% | 1x | Acciaio duro con durezza inferiore, lavorazione di piccoli lotti. | 15-30 |
| Acciaio rapido per metallurgia delle polveri (P/M HSS) | Grani più fini, eccellente tenacità | 3-5 volte | Lavorazione di materiali duri che richiedono elevata tenacità e forme di fori complesse. | 30-60 |
| Carburo integrale | Contenuto di cobalto 6%-12%, particelle di carburo di tungsteno più fini | 10 volte o più | Materiali ad alta durezza, lavorazioni meccaniche di grandi volumi , requisiti di alta precisione. | 60-150 |
Design geometrico: progettato per rimuovere i chip dai centri del processore e dal raffreddamento
Le proprietà geometriche della punta da trapano hanno un impatto diretto sulle prestazioni di taglio e devono essere solitamente selezionate in base al materiale lavorato:
- Angolo di punta: 130°-140° per le leghe di titanio per aumentare la resistenza del tagliente, 118°-135° per l'acciaio per ottenere un centraggio ottimale.
- Angolo dell'elica: circa 30° per materiali ad alta durezza, circa 40° per materiali viscosi per facilitare l'asportazione dei trucioli.
- Nelle leghe ad alta temperatura sono utili l'ampio tagliente e le scanalature per i trucioli lucidate , che aiutano a evitare il calore e il tagliente di riporto.
Perché il centro di lavorazione CNC è un fattore determinante per la durata dell'utensile?
Un centro di lavorazione CNC di buona qualità può garantire la qualità degli utensili di lavorazione CNC, la loro precisione, rigidità e il sistema di raffreddamento, che determinano anche il potenziale rilascio.
Precisione dinamica: lo strumento killer spesso trascurato
Anche l'eccentricità radiale del mandrino è uno dei fattori essenziali che influenzano la precisione della foratura e deve essere controllato a 0,003 mm (3 μm), perché se c'è un'eccessiva eccentricità, si crea una sollecitazione non uniforme della punta o del tagliente, raddoppiando il carico sul tagliente e le possibilità di scheggiatura iniziano a diminuire.
Allo stesso tempo, Anche la rigidità complessiva della macchina utensile è importante. Se non è sufficientemente rigida, produrrà segni di vibrazione durante il taglio, che non solo danneggeranno l'utensile, ma influenzeranno anche la qualità della superficie lavorata.
Efficienza di raffreddamento: ausiliaria al processo centrale
Le prestazioni del raffreddamento sono un fattore determinante nel controllo delle temperature di taglio. Il raffreddamento interno ad alta pressione garantisce un'erogazione precisa del refrigerante al tagliente. Il raffreddamento interno ad alta pressione è descritto come un processo di raffreddamento che prevede una pressione minima di 70 bar.
Ad esempio, nella lavorazione di materiali con bassa conduttività termica, come le leghe di titanio, non si può sottovalutare la necessità di un sistema di raffreddamento ad alte prestazioni in cui il centro del mandrino e il foro di raffreddamento interno dell'utensile siano allineati con precisione.
Secondo i dati dell'American Metalworking Technology Society (AMT), la durata dell'utensile nel raffreddamento interno ad alta pressione per la lavorazione di materiali duri aumenta di 2-3 volte .
Non sei sicuro che il tuo centro di lavoro CNC sia abbinato a utensili dalle prestazioni ottimali? Contatta JS Precision per un servizio di valutazione gratuita delle prestazioni della tua macchina utensile. Ottimizzeremo le combinazioni di utensili e parametri in base alle tue attrezzature per massimizzare il valore sinergico di attrezzature e utensili.
Chi paga davvero per i guasti prematuri degli utensili nei lavori di lavorazione CNC?
I costi nascosti di un guasto prematuro dell'utensile superano di gran lunga il prezzo di acquisto. Un calcolo accurato del costo totale è essenziale per ridurre i costi e aumentare l'efficienza nelle lavorazioni CNC .
Analisi dei costi nascosti: i costi degli strumenti sono solo la punta dell'iceberg
Il costo totale della lavorazione di un singolo foro è composto da più parti e la formula specifica è:
[ (Costo dell'utensile/Numero di fori nella vita utile) + Costo del tempo di cambio utensile + Costo del rischio di scarto + Consumo energetico della macchina ].
Ad esempio, una punta da trapano costa 50 $ e, con 100 fori, il costo dell'utensile sarà di 0,50 $, ma estendendo la durata della punta da trapano a 300 fori, il costo dell'utensile si ridurrà a soli 0,17 $. Inoltre, una riduzione dei cambi utensile ridurrà i costi dei tempi di fermo e utensili stabili ridurranno la percentuale di scarto , tutti fattori che possono alterare significativamente il costo totale.
Soluzioni JS Precision: ottimizzazione dei costi totali dal preventivo alla consegna
Per i lavori di lavorazione CNC, JS Precision utilizza un software di simulazione per calcolare l'analisi delle forze di taglio e del carico termico, nonché la strategia degli utensili di lavorazione prima del processo.
I nostri preventivi per macchine CNC sono accurati nel stimare i cicli di cambio utensile, la durata degli utensili e i tassi di scarto. Grazie all'ottimizzazione tecnica, la nostra azienda è riuscita a ridurre del 45% il costo totale della lavorazione di singoli pezzi per i nostri clienti.
Quali materiali per lavorazioni CNC richiedono strategie di utensili radicali?
Esiste una vasta gamma di materiali che possono essere lavorati utilizzando una macchina CNC. Ciò è dovuto alle diverse proprietà dei materiali. Esiste quindi
Estensione dei confini: soluzioni microscopiche per leghe ad alta temperatura e leghe di titanio
Inconel 718 e Ti-6Al-4V presentano un forte incrudimento e una scarsa conduttività termica. Secondo la norma ISO 2296:2018 , è richiesta una combinazione di "rivestimento resistente all'usura + substrato tenace + tagliente affilato", con Vc controllata a 20-40 m/min.
Durezza e abrasione: la lotta tra acciaio temprato e materiali compositi
- Acciaio temprato e indurito HRC50+: utilizzare una punta da trapano con angolo di spoglia negativo e un piccolo schema di taglio per evitare scheggiature.
- CFRP: utilizzare punte da trapano rivestite in DLC o PCD per garantire resistenza all'abrasione e qualità del foro.
Di seguito è riportata una tabella degli utensili da taglio e dei parametri consigliati per diversi materiali duri:
| Materiale di lavorazione | Materiale per utensili consigliato | Rivestimento consigliato | Velocità di taglio Vc (m/min) | Costo per buca (USD) |
| Lega di titanio Ti-6Al-4V | Carburo di particelle ultrafini | AlTiN | 20-30 | 0,8-1,2 |
| Lega ad alta temperatura Inconel 718 | Carburo di particelle ultrafini | SiAlYN | 25-40 | 1,5-2,0 |
| Acciaio temprato HRC 60 | Carburo ad alta tenacità | AlCrN | 30-50 | 0,5-0,8 |
| Materiale composito CFRP | Rivestimento diamantato PCD | Contenuti scaricabili | 100-150 | 2.0-3.0 |
Come decodificare e ottimizzare il preventivo per la lavorazione CNC per ottenere un valore a lungo termine?
Un preventivo professionale per una lavorazione CNC ha una promessa tecnica alle spalle. È importante comprendere i dettagli essenziali per una scelta vincente e ottenere i massimi benefici a lungo termine.
Citazione tecnica: Trovare la promessa nascosta nei numeri
Un preventivo di qualità per una lavorazione CNC dovrebbe descrivere chiaramente le raccomandazioni relative a tipologia/modelli di utensili, valori di S/F preimpostati, tassi di usura approssimativi degli utensili, oltre a numerosi dettagli tecnici. In effetti, tutti questi dettagli costituiscono la massima garanzia di qualità e costo, offrendo un'anticipazione di tutti i potenziali rischi del processo di lavorazione.
Lavorare con la precisione JS: trasformare il rischio in certezza attraverso lo sviluppo congiunto
JS Precision adotta una strategia di "sviluppo congiunto" , in cui la comunicazione è fondamentale fin dalle prime fasi del progetto. Per un'analisi approfondita e gratuita relativa alla progettazione per la produzione (DFM), aiutiamo a ottimizzare la progettazione dei componenti e a semplificare le operazioni di lavorazione.
Per componenti o assiemi critici, possiamo inoltre fornire lavorazioni meccaniche di primi pezzi per lavori commissionati (pagati) o commissionati (pagati). In questo modo, possiamo convalidare insieme i parametri ottimali degli utensili da taglio per la massima efficienza e i costi più bassi per il processo di produzione in serie.
Desideri un preventivo trasparente per la lavorazione CNC, con tutti gli impegni tecnici? Invia i disegni dei tuoi componenti e i requisiti di lavorazione e JS Precision ti fornirà un preventivo dettagliato entro 24 ore, illustrando chiaramente tutte le specifiche tecniche e i dettagli dei costi per consentirti di prendere una decisione più consapevole.
Caso di studio: durata dell'utensile aumentata del 300%, JS Precision supera la lavorazione di fori profondi con Inconel 718 per motori aerospaziali
Sfida: “L’incubo” dei fori profondi con diametro 30 volte superiore
Un produttore di componenti aerospaziali aveva bisogno di lavorare fori profondi con un diametro di 6 mm e una profondità di 180 mm, con un rapporto profondità/diametro di 30:1, in materiale in lega ad alta temperatura Inconel 718.
Il metodo convenzionale utilizzava punte in metallo duro convenzionali, la cui durata media era di soli 3 fori. Un'inadeguata rimozione dei trucioli era responsabile di notevoli deviazioni nella posizione dei fori e di bassi valori di rugosità superficiale Ra, che contribuivano a un tasso di scarto fino al 15%, rallentando così lo sviluppo del progetto e comportando un costo di oltre 2 dollari per la lavorazione di un foro.
La svolta sistemica di JS Precision
Dopo aver ricevuto la richiesta, JS Precision ha formato un team tecnico per affrontare i problemi:
1. Utensili da taglio specializzati: utilizzano una matrice di polvere ultrafine di carburo cementato con il 10% di cobalto, insieme a un angolo di elica elevato di 38°, progettato per una migliore rimozione dei trucioli, e uno strato nanocomposito di SiAlYN per una migliore resistenza all'usura ad alta temperatura e capacità antiadesione.
2. Innovazione di processo: la programmazione del computer prevede un processo di "foratura progressiva + breve retrazione" , in cui si verifica un ritiro di 2 mm per ogni movimento di foratura di 5 mm, insieme al raffreddamento ad altissima pressione della macchina utensile che ha 120 bar.
3. Cooperazione macchina utensile: scelta di un centro di lavorazione CNC con mandrino rigido (eccentricità radiale <0,002 mm) e un sistema di raffreddamento interno preciso per la lavorazione in cooperazione con gli utensili.
Risultati: dal buco nero dei costi alla produzione stabile
Dopo l'introduzione della nuova soluzione, la durata della punta del trapano è stata aumentata a più di 12 fori (con un aumento del 300%), l'errore di posizione del foro è stato mantenuto al di sotto di ±0,01 mm , mentre la rugosità superficiale è stata ridotta a Ra ≤ 1,6 μm.
Il tasso di scarto è stato ridotto al di sotto del 2%, il costo della lavorazione dei singoli fori è stato abbassato a 0,8 dollari USA, il costo totale della lavorazione dei singoli pezzi è diminuito del 45% e il ciclo di consegna del progetto è stato accorciato del 30%.
Vuoi replicare risultati simili in termini di riduzione dei costi e miglioramento dell'efficienza? Contatta JS Precision , condividi le tue sfide di lavorazione e ti forniremo soluzioni di processo personalizzate per aiutarti a superare i colli di bottiglia tecnici e garantire profitti stabili.
Domande frequenti
D1: Quando si lavora l'acciaio temprato (HRC 60 e superiore), quale caratteristica della punta da trapano dovrebbe essere la più importante?
L'aspetto più importante su cui concentrarsi è la tenacità. A causa dell'estrema durezza dell'acciaio temprato, il tagliente dell'utensile è sottoposto a forze elevate durante il taglio, rendendolo soggetto a rotture. Pertanto, è consigliabile dare priorità a punte in lega dura con taglienti robusti (come la smussatura) e substrati ad alta tenacità, piuttosto che puntare semplicemente alla durezza.
D2: Il raffreddamento interno ad alta pressione (>70 bar) è davvero necessario? Non può funzionare anche un normale refrigerante?
Svolge un ruolo fondamentale nella lavorazione CNC di fori profondi e materiali difficili da lavorare . Il normale raffreddamento a colata non penetra nella zona di taglio, quindi non riesce a raffreddare e rimuovere adeguatamente i trucioli metallici. Il raffreddamento interno ad alta pressione raggiunge la punta di taglio, frantumando i trucioli e rimuovendo rapidamente il calore, prolungando notevolmente la durata dell'utensile.
D3: Come si fa a stabilire se una punta da trapano deve essere riaffilata o rottamata?
Fondamentalmente, bisogna esaminare due caratteristiche. In primo luogo, se il valore VB dell'usura uniforme sul fianco è superiore a 0,3 mm e se sono presenti microschegge sul tagliente. Riaffilare le punte in metallo duro è molto costoso, quindi smaltirle direttamente è più economico quando vengono rottamate.
D4: Il colore del rivestimento (oro, nero, viola-bluastro) rappresenta il livello di prestazione?
Il colore del rivestimento è correlato alla composizione, ma non rappresenta direttamente il livello di prestazioni . Un esempio potrebbe essere AlTiN: nero-violaceo, AlCrN: nero-grigiastro, e l'oro potrebbe essere un rivestimento in TiN. Le prestazioni effettive dipendono dalla composizione specifica, dalla struttura, dallo spessore e da altri indicatori chiave del rivestimento.
D5: JS Precision può consigliare i parametri di taglio per il mio materiale specifico?
Certamente. JS Precision dispone di un database completo di materiali per lavorazioni CNC. In base al tipo di materiale del cliente e alle condizioni della macchina utensile, possiamo fornire parametri di taglio ottimizzati e collaudati, immediatamente applicabili.
D6: È necessario acquistare costose punte speciali per materiali speciali durante la produzione di prova in piccoli lotti?
Sì, lo è. Utensili sbagliati causano più scarti, perdite di tempo e usura delle macchine utensili. Questi costi sono molto più elevati di quelli delle punte speciali e sono diventati un investimento importante per garantire il successo della produzione di prova in piccoli lotti.
D7: Come monitorare la durata degli utensili nella produzione di massa?
Implementare SPC (Controllo Statistico di Processo) per monitorare il numero di fori eseguiti su tutte le macchine utensili CNC. Monitorare le variazioni della forza di taglio o della potenza del mandrino per prevedere i cambi utensile ed evitare improvvisi guasti alla macchina.
D8: Il preventivo include i costi degli utensili?
Nel preventivo per la lavorazione CNC di JS Precision, i costi per i servizi di lavorazione e quelli per l'utilizzo degli utensili sono solitamente differenziati. Per progetti a lungo termine, è possibile un "prezzo all-inclusive" per un singolo pezzo, comprensivo di utensili.
Riepilogo
Il problema più grande della lavorazione CNC di materiali duri non è mai stato la questione di "scegliere un utensile più duro". Piuttosto, è stata la definizione di un sistema scientifico che combina materiali, utensili, macchine utensili e parametri.
Sebbene la variazione della durata degli utensili per lavorazioni CNC possa sembrare insignificante, può causare variazioni di oltre il 30% nei costi totali. Solo scegliendo il metodo giusto possiamo davvero ridurre i costi e aumentare l'efficienza.
Grazie all'esperienza e ai dati raccolti, JS Precision può aiutarvi a risolvere le difficoltà di lavorazione di materiali esotici come leghe di titanio, leghe resistenti alle alte temperature e altri materiali esotici. Che si tratti della scelta di punte per trapano CNC o di preventivi per lavorazioni CNC, siamo qui per aiutarvi.
Se siete preoccupati da problemi come guasti prematuri degli utensili e costi elevati , vi invitiamo a contattare immediatamente JS Precision. Inviate i disegni dei vostri componenti e i dettagli dei materiali per ottenere un preventivo completo per la lavorazione CNC, che includa la nostra competenza.
Disclaimer
Il contenuto di questa pagina è puramente informativo. JS Precision Services non rilascia dichiarazioni o garanzie, esplicite o implicite, circa l'accuratezza, la completezza o la validità delle informazioni. Non si deve dedurre che un fornitore o produttore terzo fornirà parametri prestazionali, tolleranze geometriche, caratteristiche di progettazione specifiche, qualità e tipologia dei materiali o lavorazioni tramite la rete JS Precision. È responsabilità dell'acquirente richiedere un preventivo per i componenti. Identificare i requisiti specifici per queste sezioni. Contattateci per ulteriori informazioni .
Team di precisione JS
JS Precision è un'azienda leader del settore , specializzata in soluzioni di produzione personalizzate. Vantiamo oltre 20 anni di esperienza con oltre 5.000 clienti e ci concentriamo su lavorazioni CNC ad alta precisione, lavorazione della lamiera , stampa 3D , stampaggio a iniezione , stampaggio di metalli e altri servizi di produzione completi.
Il nostro stabilimento è dotato di oltre 100 centri di lavoro a 5 assi all'avanguardia, certificati ISO 9001:2015. Forniamo soluzioni di produzione rapide, efficienti e di alta qualità a clienti in oltre 150 paesi in tutto il mondo. Che si tratti di piccoli volumi di produzione o di personalizzazioni su larga scala, possiamo soddisfare le vostre esigenze con consegne rapide entro 24 ore. Scegliete JS Precision : efficienza nella selezione, qualità e professionalità.
Per saperne di più, visita il nostro sito web: www.cncprotolabs.com
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