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製造業界の万能プレーヤーとして、CNCターニングは、アルミニウムや銅などの金属を簡単に処理でき、プラスチックや木材などの材料を扱うこともできます。精密な複雑な部品。

しかし、材料を選ぶだけで十分だとは思わないでください。適切なものを選択すると、時間とお金を節約できますが、間違ったものを選択すると、処理効率に直接影響する可能性があります。

今日は、CNCターニングで一般的に使用される材料特性について学び、材料を選択し、最も適切なものを見つけるのに役立つ方法について学びます。

CNCターニングの基本的な定義は何ですか？

CNCターニングは減算的な機械加工技術に属します。これは、固体材料を連続的に切断し、ターゲット形状が得られるまで層ごとに過剰な部品層を除去することにより、部品を切断することを意味します。

処理中に特別な現象がありますCNCターニングセンターまたは、旋盤自体は固定されていて静止していますが、固定された原料は高速で回転します。この時点で、シャープなシングルポイントツールがX方向とZ方向に沿って同期して移動し、回転材料を正確に切断します。

プロセス全体のコアは、コマンドセンターのように、ツールの動きの軌跡、速度、およびフィードレートをリアルタイムで制御するコンピュータープログラムにあります。この自動操作により、±0.01ミリメートルの精度が保証されるだけでなく、可能になります。量産複雑なCNCターニングパーツの。

CNCターニングプログラミングはどのように実行されますか？

CNCターニングプログラミングは、実際に工作機械用の専用のオペレーティングガイドを作成しています。プロセス全体を、描画、プログラミング、および調整の3つの重要なアクションに分類できます。

まず、エンジニアはCNCターニング描画PDFファイルを参照し、CADソフトウェアを使用してパーツの3次元モデルを描画します。

次に、CAMソフトウェアがバトンを引き継ぎ、このデザインの描画を変換しますCNCターニングプログラム工作機械が理解できること、つまり、ツールパス、速度、供給速度などの指示を含むGコード。

最後に、このプログラムはCNC旋盤に入力され、工作機械はコード指示に従って材料を回転させ、ツールを移動し、正確な部品を1つずつ切り取ります。

ここでのコアは、ターニングプログラムの柔軟性です。たとえば、同じシャフトを処理するとき、プログラムはアルミニウム合金を使用するときに高速かつ正確な切断の速度を上げ、ステンレス鋼に変更するときに速度を自動的に低下させて、ツールの過熱を防ぎます。いつでもパラメーターを調整するこの機能により、部品の精度が保証されるだけでなく、エラーは髪の毛の1/5未満）だけでなく、ツールの寿命も延長されます。ネジからエンジンクランクシャフトまで、ほとんどすべての回転対称金属部品がこの正確なコマンドを必要とします。

CNCターニングによく使用される材料は何ですか？

CNCターニングは、さまざまな原材料を正確に形作ることができます。適切な材料を選択することは、完成品の品質に関連するだけでなく、処理効率とコストに直接影響します。一般的な材料を2つのカテゴリに分けます：金属と非金属のカテゴリを使用して、最良の選択をすばやくロックするのに役立ちます。

金属材料：CNC回転の主力

1.アルミニウム合金

• 特徴：密度は鋼の密度の1/3にすぎず、天然の酸化物膜は錆の保護を提供し、熱伝導率は高くなります（約200 w/m・k）。
• 利点：高速処理に適した低切断抵抗（速度は3000 rpmを超える可能性があります）、および長いツール寿命。

提案の処理：
ダイヤモンドコーティングツールを使用して、アルミニウムチップがツールに固執するのを防ぎます。
推奨される切断パラメーター：フィードレート0.2-0.5 mm/Rev。

2.ステンレス鋼304

• 組成特性：18％クロム + 8％ニッケルオーステナイト構造、硬度HRB 85-95。
• 処理の難しさ：切断中に作業硬化を簡単に生成でき、ツールは簡単に着ることができます。

解決：
コバルトを含む高速鋼またはCBN（キュービックホウ素窒化物）ツールを使用します。
クーラントの供給を強制し、60°C未満の温度を制御します。

3. ZINC合金

• プロセス特性：融点は419°Cのみで、ダイキャスティングに適しており、表面は電気めっき可能です。
• 経済的利点：材料コストは30％低くなっていますアルミニウム合金、大量生産に適しています。

4.チタニウム合金（TC4など）

• 性能パラメーター：強度と重量の比率は鋼の2倍であり、温度抵抗は600°Cに達する可能性があります。
• 処理の課題：熱伝導率が低い（7W/m・k）、熱を切るのは蓄積しやすいです。

専門的なスキル：
低速（200〜400 rpm） +高供給戦略を使用します。
高圧の内部冷却ツールを使用すると、切断液圧は10MPA以上であることをお勧めします。

5.BRASS（H59-H96シリーズ）

• 構成効果：亜鉛含有量は40％から60％の範囲です亜鉛含有量 はより低い、硬度低いです。
• 自己潤滑特性：クーラントなし要件 で カット、そして表面の粗さ は RA0.8μm。

非金属材料処理の主要なポイント

材料タイプ	推奨される切削工具	速度範囲	典型的なアプリケーションシナリオ	予防
ABSプラスチック	高速スチールエンドミル。	1500-2500 rpm	電気ケーシング、おもちゃのギア。	過熱と変形を防ぎます。
ポン（サイスチール）	カーバイドターニングツール。	800-1200 rpm	ベアリングとスライドコンポーネント。	切断深さを2mm以下に制御します。
広葉樹（オーク）	ダイヤモンドカービングナイフ。	2000-4000 rpm	家具の彫刻、楽器のヘッド。	おがくずを定期的に掃除します。
炭素繊維複合材料	PCD切削工具。	500-800 rpm	ドローンアーム、レーシングシャーシ。	特別なアンチレイアリングフィクスチャ。

マテリアルセレクションガイド：

1.コア要件を決定します

もし強さもっている 高くなる、チタン合金が望ましい 以上 ステンレス鋼そして最後に、炭素鋼が考慮されます。

でアプリケーション どこ 費用は重要です、亜鉛合金が最も多くなっています手頃な価格、それから 来るアルミニウム合金、そして真鍮は比較的です費用がかかります。それしなければならないなれ思い出したそれはいつ露出 に特別な環境、1つ もっている 「適切な薬を処方する」：316Lステンレス鋼もっている に考慮されますで海水環境、およびインコールアロイもっている になれ選ばれた直接高温環境の場合。

2。予防策処理

気をつけてその間機械加工チタン合金の上a標準旋盤、そして確実にスピンドルパワーは5kw以上。いつ 設計 製品 それ は でできています炭素繊維、特別な準備をする必要がありますカッター ダイヤモンドと同じくらい硬い予め。ワークショップ装置のようですアスリートの機器、彼らは 必要一致するだからに作成する最良の効果。

3.表面の治療とアセンブリ

アルミニウム合金は最も適しています陽極酸化治療、一方、電解研磨は一般的にステンレス鋼に使用されます。精密アセンブリを必要とするコンポーネントの場合、摩擦係数が低いPOMプラスチックを使用することをお勧めします。

どの産業がCNCターニングを使用していますか？

CNCターニングテクノロジーは、高精度と良好な効率のために、多くの分野で重要な役割を果たしています。この処理方法は、デジタル命令によって指示された精密なノミのようなものです。大量生産の安定した品質を維持し、パーソナライズされたカスタマイズニーズ。以下は、さまざまな業界でのCNCターニングサービスの典型的なアプリケーションシナリオです。

1.自動車製造

トランスミッションギアからサスペンションリンクまで、車の金属部品の60％以上を回転から分離することはできません。ファミリーカーであろうと重いトラックであろうと、高強度と高周波の動きに耐える必要がある部品は、寸法の精度と耐久性を確保するためにCNCターニングを使用することがよくあります。

2.機械システム

さまざまな種類の機械装置では、シャフトコアやベアリングスリーブなどの「ジョイント」部品は、基本的にCNC回転部です。それらは機械システムのネジやナットのようなものであり、さまざまな部品を正確に接続し、スムーズな電力伝達を確保する必要があります。一般的なターニングパーツには、エンジン、生産ライン、その他のシナリオで広く使用されているピストンロッドやカップリングなどの主要な伝送部品も含まれます。

3.medicalデバイス

医療分野には、回転部品、整形外科インプラントや手術器具など、髪のレベルでの精度を処理する必要があることがよくあります。 ISO医療認証を取得した専門のメーカーとして、JSは、各医療が安全で信頼性があることを確認するために、生体適合性材料の処理に特に優れています。

4.空中宇宙

航空機のエンジンブレード、着陸装置コネクタ、およびその他の「エアライフライン」は、一般に、精密なターニングにより高強度チタン合金で作られています。そのような部分は、羽のように軽いだけでなく、岩のように硬くても、航空分野の特別なプロセス基準に厳密に準拠する必要があります。

5.電子自動化

でロボットと産業制御装置、多くの精密センサー、金属ケーシングに隠されたトランスミッションギアは、マイクロ回転によって完成しています。これらの部品のサイズは小さくなりますが、精密要件はまったくあいまいではなく、多くの場合、ミクロンレベルの寸法制御が必要です。

ターニングプロセスは広く適用可能ですが、さまざまな業界には、材料、精度、および認証に関する特別な要件があります。特に、資格認証とプロセスの両方の経験がある医療や航空などの特別な分野で、校正前の特定のニーズについて詳細に通信することをお勧めします。

材料選択の重要な要因を決定する方法は？

CNCターニングサービスでは、材料の選択には、次の3つの要因の体系的な分析が必要です。

1.パフォーマンスマッチングは基礎です

材料の選択は、最初にパーツの実際の使用シナリオと一致する必要があります。 3つの重要なパラメーターを明確にする必要があります。耐える機械的圧力、動作温度範囲、接触中のメディアのタイプです。

たとえば、油圧バルブ本体は高圧の衝撃に耐える必要があり、通常はステンレス鋼または合金鋼が選択されます。医療インプラントは人間を使用する必要があります - 互換性のある材料、医療チタン合金など。典型的なケースがありました。材料の疲労強度が考慮されなかったため、使用後に航空ファスナーが頻繁に壊れ、Inconel 718合金に切り替えることで問題が最終的に解決されました。

2.処理の実現可能性を検証する必要があります

さまざまな材料の処理の難しさは、生産効率とコストに直接影響します。アルミニウム合金や真鍮などの簡単な材料は、高精度の表面をすばやく処理でき、精密な部品に適しています。チタン合金や高温合金などの処理が困難な材料は、特別なツールとクーラントに一致する必要があり、特定の機能を持つために工作機械が必要です。

たとえば、チタン合金を処理する場合、工作機械が一定の切断速度を維持できるかどうかを確認する必要があります。スピンドルの出力は5kW以上です。これは、上り坂を運転するのに十分な馬力を必要とするようなものです。そうでなければ、途中で簡単に失速することができます。

3.採用コストは正確に計算する必要があります

パフォーマンスを確保するという前提で、材料コストと処理コストのバランスをとる必要があります。大量生産の場合、規模の経済を通じてコストを削減するために、亜鉛合金や低炭素鋼などの経済的材料を優先することができます。の小さなバッチ精密部品全体的な検討が必要です。たとえば、事前に保護された鋼の単価は高くなっていますが、熱処理プロセスを節約でき、より費用対効果が高くなります。

Automotive Parts Enterprise Projectでは、先月、延性鉄に切り替えた後、材料コストが15％増加しましたが、ツールの損失が40％減少したため、総コストは8％減少しました。

CNCターニングで使用される主なツール材料は何ですか？

旋盤切削工具の場合、適切な材料のみが美しい部品を切り取ることができます。主流のツール材料には4つの主要なカテゴリがあり、それぞれに独自の強みがあります。

1.高速スチール（HSS）

• 材料式：タングステン、モリブデン、クロム、その他の要素が含まれており、金属産業の多目的な材料です。
• 利点：断続的な切断条件に適した優れたタフネス、手頃な価格。
• 古典的なシナリオ：通常の鋼部品の大まかな処理、推奨速度≤30m/min。

2.コバルト合金（M42など）

• 熱耐性特性：8％のコバルト要素が含まれており、高温硬度は通常の高速鋼の硬度よりも20％高くなっています。
• 適用可能なシナリオ：ステンレス鋼と耐熱合金の連続切断で、切断温度は600℃に達する可能性があります。

3.トングステンカーバイド（ハード合金）

• パフォーマンスパラメーター：HRA90までの硬度、耐摩耗性は高速鋼の5倍です。
• 実用的なパフォーマンス：鋳鉄を処理すると、切削速度は200m/minに達することがあります。
• アップグレードのコーティング：ティアンコーティングツールの寿命を3回拡張できます。

4.金属セラミック

• 材料構造：セラミックマトリックス +金属結合相は、熱衝突スーツを着用するようなものです。
• 特別な利点：チタン合金を切断するとき、表面の粗さRA0.4μmに達することができます。
• 制限の使用：比較的脆く、断続的な切断には適していません。

マテリアル選択決定リファレンステーブル

処理材料	好む	代替ソリューション	慎重にタイプを使用します
軟鋼	コーティングされた炭化物。	高速スチール。	サーメット。
ステンレス鋼	コバルトベースのハード合金。	サーメット。	通常の高速鋼。
チタン合金	ダイヤモンドコーティングツール。	サーメット。	コーティングされていないハード合金。
アルミニウム合金	PCD切削工具。	ウルトラフィン粒子の硬い合金。	高速スチール。

たとえば、自動車ブレーキディスク（灰色鋳鉄HT250）を処理する場合、CBN（Cubic Boron）の切削工具を使用すると、硬い合金と比較して効率が5倍増加する可能性があります。医療チタン合金の骨爪を精製する場合、窒化シリコンセラミック切削工具は鏡効果を達成できます。
重要なのは、普遍的なツールがなく、現在の作業条件に最も適した選択のみがあります。

材料の処理に基づいて、CNCターニングはどのように挑戦しますか？

1.ツールライフの長期にわたる戦い

それでもCNCターニングツール小さいです、彼らは大きな責任を持っています。ブレードの摩耗は、処理品質に直接影響します。実際の操作では、ツールの最前線のみが本当に切断に関与しています。

高粘着性の材料や不適切な切断パラメーター（飼料速度が速すぎたり、深さが大きすぎたりするなど）に遭遇すると、ブレードは時期尚早に老化します。熱耐性合金を切断するときにパラメーターを調整しなかった加工プラントがあり、ツールの寿命が従来の8時間から1時間未満に低下しました。

2.材料の個性

異なる材料の処理特性は大きく異なります。アルミニウムは従順な学生のように簡単に処理できます。特に新しい複合材料に遭遇する場合は、最初に試験処理検証を実施することをお勧めします。これは、新薬が発射される前の臨床試験のようなものであり、大量生産中の予期しない状況を効果的に回避できます。

3.精度制御

自動化された機器が使用されていても、精密保証には複数のリンクでの協力が必要です。プログラミング段階の数値エラーは、数十回拡大し、完成品に反映される場合があります。 JSは、デザインが品質を決定する概念を使用し、CADモデリング段階からの精密制御を必要とし、シミュレーションソフトウェアを介して考えられる次元偏差を予測する概念を使用します。

4.変形容量制限

CNC旋盤は普遍的なツールではなく、その処理能力は物理的な構造によって制限されています。プリズムの部品や不規則な表面に面している場合、旋盤はしばしば、フライス材などの他のプロセスを使用して完了する必要があります。たとえば、六角形のナットの平面構造を処理する場合、エッジラインで正しい角度精度要件を実現することは困難です。ターニングプロセス。

CNCターニングマテリアルの将来の開発動向は何ですか？

トレンド1：複合材料の急速な発展

炭素繊維金属ベースの材料：このタイプの高性能複合材料は、従来の単一材料に急速に置き換えられています。従来のアルミニウム合金より5分の1軽量であるだけでなく、強度インジケーターが40％増加しています。 UAV移動可能なジョイントなどの精密部品に正常に適用されています。

新しいセラミックベースの合金：高温の労働条件の分野では、1100の高温環境に安定して耐えることができます。特定の航空宇宙企業との協同プロジェクトでは、当社はそれを使用してロケットノズルを製造しました。処理サイクルほぼ3分の1で短縮されました。 JSの技術者は、材料の軟化のために元々中断されていた冷却プロセスを継続的に処理できると報告しました。

このタイプの材料は、CNCターニングおよびミリングセンターのCNCターニング＆ミリングモードに切り替える必要があります。まず、メインの輪郭ターニングはダイヤモンドツールで完成し、次に炭化物ツールを交換して接続する溝構造を粉砕します。ツールパスを最適化し、自動ツール変更システムと協力することにより、シングルピースの処理時間を20％圧縮しました。

トレンド2：スマートマテリアル実用的な段階に入ります

現在、スマートマテリアルは研究室から制作ワークショップに移動しています。記憶合金の医学的適用は非常に代表的です。回転によって形成される血管ステントは、人体温度に接触した後、自動的にその形状を拡張できます。この機能により、移植操作時間が従来の方法の50％に短縮されます。

自己修復材料の分野にはブレークスルーもあります。新しいアルミニウム合金に埋め込まれたマイクロ修復カプセルは、回転後に表面マイクロダメージを自動的に修復できます。精密機器メーカーがこの材料を採用した後、主要な可動部品のサービス寿命は30％拡張されました。

このようなスマートマテリアルを処理するには、特別なプロセスが必要です。現代のCNCターニングと製粉センター機能層と構造層の同期処理を達成しました。たとえば、メモリ合金を処理する場合、部品の形状の精度を確保するだけでなく、温度制御を通じて材料のメモリ特性を保持することもできます。

トレンド3：環境に優しい素材は市場に参入することを余儀なくされています

環境圧力	代替ソリューション	処理課題
リードフリーの要件	シリコンブロンズはリードブラスに取って代わります。	切削速度は10％〜15％減らす必要があります。
炭素中性ターゲット	リサイクルされたアルミニウム合金。	不純物粒子を除去するための事前処理。
生分解需要	医療マグネシウム合金。	酸化防止旋回の窒素保護。

新しいエネルギー車会社が私たちに近づき、モーターケーシングの処理を要求しました。 JSは、製造にリサイクルされたアルミニウムを使用し、内側の空洞を回転させ、回転および粉砕センターで熱散逸歯を粉砕する複合処理を完了し、コストを12％、炭素排出量を25％削減します。

まとめ

CNCターニングの材料選択は、パフォーマンス、コスト、およびプロセスの実現可能性のバランスをとる必要があります。実際、CNCターニングで適切な材料が欠落している場合、部品全体のパフォーマンスが損なわれます。

その理由JSのターニングサービス医療および航空宇宙の企業の標的は、2つの柱に基づいています。1つはISO13485やAS9100などのハードコア認証の山であり、もう1つはワークショップの超高精度の装置です。

他の人は、チタン合金を処理する際にツールの破損を恐れています。使用できます5つの軸リンケージTC4チタン合金骨爪に鏡効果を達成するための20MPAの高圧冷却システムを備えた機器。材料特性を理解し、それらを特定のアプリケーションシナリオと組み合わせて、CNC加工の利点を最大化できます。

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JSチーム

JSは業界をリードする会社ですカスタム製造ソリューションに焦点を当てます。私たちは5,000人以上の顧客と20年以上の経験があり、高精度に焦点を当てていますCNC加工、板金製造、3D印刷、射出成形、金属スタンピング、その他のワンストップ製造サービス。

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詳細については、当社のウェブサイトをご覧ください。www.cncprotolabs.com

FAQ

1.どの部分がアルミニウム合金の回転に適していますか？

航空宇宙部品、自動車部品、電子機器ハウジング、ラジエーター、および強度と加工効率の両方を考慮して、軽量である必要があるその他の精密部品を回すのに適しています。

2.なぜチタン合金は処理するのが難しいのですか？

チタン合金の熱伝導率が低いため、熱の蓄積につながり、高い材料強度が切断抵抗を増加させます。処理中にツールに固執するのは簡単です。特別なツールを使用する必要があり、パラメーターを切断する必要があります。

3.複合材料は直接回転することができますか？

ターンすることはできますが、材料の剥離や亀裂を防ぐためには、特別なツール（ダイヤモンドコーティングツールなど）と正確な制御パラメーターが必要です。処理中に手順で動作することをお勧めします。

4.材料が回転に適しているかどうかを判断する方法は？

主に、材料の硬度が中程度（HRC30内）であるか、バリを生成するのが簡単であるか、ツールに固執するのか、処理精度を安定に維持できるかどうか、および切断パラメーターが簡単に制御できるかどうかに依存します。

リソース

Gコード

工作機械

自動旋盤