En CNC Turning-Milling, La selección de materiales afecta directamente la eficiencia del mecanizado, precisión parcial, calidad de la superficie, y rendimiento final. Su importancia radica en tres dimensiones centrales: adaptarse a las características del proceso de mecanizado, Asegurar el rendimiento del producto, y controlar los costos de producción. Los detalles son los siguientes:
1. Adaptarse a las características del proceso de girar en molienda para garantizar la viabilidad y eficiencia del mecanizado
CNC Turning-Milling combina giro (corte giratorio) con molienda (mecanizado de múltiples eje). Esto requiere un corte de material específico y propiedades mecánicas. La selección inadecuada de materiales puede conducir a dificultades de mecanizado, desgaste del equipo, o ineficiencia:
- Cortar el rendimiento afecta directamente la eficiencia del mecanizado y la vida útil de la herramienta.
En girar en molienda, La herramienta debe soportar tanto el corte continuo del giro como el impacto intermitente de la molienda. La dureza del material, tenacidad, y la conductividad térmica determina la resistencia de corte y la tasa de desgaste de la herramienta:- Baja enduricidad, Materiales de alta plasticidad (tales como aleaciones de aluminio y cobre puro): Bajas fuerzas de corte y desgaste de herramientas lentas (Adecuado para mecanizado de alta velocidad, con velocidades de 5,000-10,000 rpm) también son propensos a la peatución de la herramienta (requiriendo el uso de herramientas recubiertas, como tialn).
- Dureza, materiales de alta resistencia (como 45 acero y 304 acero inoxidable): Altas fuerzas de corte, Cargas de impacto especialmente significativas durante la molienda, Requerir herramientas resistentes al desgaste (como el carburo) y tasas de alimentación reducidas para evitar el astillado de la herramienta.
- Materiales muy frágiles (como hierro fundido y cerámica): Las chips se rompen fácilmente durante el giro, y la profundidad de corte debe controlarse durante la molienda (≤0.5 mm), de lo contrario, la superficie de la pieza puede agrietarse.
- Propiedades de corte deficientes (como hierro fundido de alto silicio): Puede acortar la vida de la herramienta por encima 50%, y los cambios de herramientas frecuentes reducen directamente el “concentración de procesos” ventaja de girar y molienda.
- La estabilidad del material afecta la precisión del mecanizado.
El giro y la fresado de CNC requieren múltiples pasos para completarse en una sola configuración. El coeficiente de deformación térmica del material y el estrés interno son factores clave:- Materiales con altos coeficientes de deformación térmica (como aleaciones de magnesio y plásticos) son propensos a la deformación durante el mecanizado debido al calor de corte (que está más concentrado durante el giro y la molienda), conduciendo a desviaciones dimensionales en procesos posteriores (tales como flexión de ejes largos).
- Materiales con alto estrés interno (tales como acero de rodillas frías sin reclamar) puede causar la deformación de la parte (tales como desviaciones de planitud) Después del mecanizado debido a la liberación de estrés interno, Requerir un tratamiento previo envejecimiento (como recocido para alivio del estrés).
Ejemplo: Al mecanizar los ejes de engranajes de precisión, Si no está empapado 45 acero (que tiene alto estrés interno) se usa, La deriva dimensional de más de 0.01 mm puede ocurrir dentro de 24 Horas después de girar y fresar, Superando con creces la tolerancia del diseño.
2. Garantizar el rendimiento de la parte final y cumplir con los requisitos de aplicación
Las piezas de fresado CNC a menudo se usan en alta precisión, Aplicaciones de alta fiabilidad (como componentes núcleo aeroespacial y automotriz). Las propiedades mecánicas y la resistencia ambiental del material determinan directamente si el producto cumple con estos requisitos:
- Las propiedades mecánicas deben coincidir con la carga de trabajo de la pieza.
- Para piezas sujetas a cargas de impacto (tales como ejes de accionamiento automotriz): Elija acero de aleación de alta resistencia (como 40crnimo), Lograr una dureza de HRC 28-32 Después de enfriar y templar para garantizar la resistencia al impacto y la resistencia a la fractura.
- Para piezas de precisión de transmisor de par (tales como ejes de servomotor de motor): Elija acero a mediano carbono (como 45 acero), Lograr una dureza de HRC 55-60 Después del enfriamiento de la superficie para la resistencia al desgaste, mientras mantiene la dureza del núcleo para la resistencia a la torsión.
- Para piezas que requieren peso ligero (como marcos de drones): Elija aleaciones de aluminio de alta resistencia (como 7075-t6), con una fuerza de 500 MPA y una densidad de solo 2.8 g/cm³ (3/4 más ligero que el acero).
- Resistencia ambiental adaptada al escenario de la aplicación.
La resistencia a la corrosión de una parte, alta resistencia a la temperatura, y la resistencia al desgaste debe coincidir con el entorno de aplicación:- Para ambientes húmedos/corrosivos (P.EJ., piezas de equipos marinos): Elija acero inoxidable (316L, resistente a la spray de sal) o aleación de titanio (TC4, resistente al agua de mar).
- Para entornos de alta temperatura (P.EJ., piezas del motor): Elija aleaciones de alta temperatura (P.EJ., Incomparar 718, capaz de operar a largo plazo a 650 ° C).
- Para entornos de desgaste y fricción (P.EJ., mangas de rodamiento): Elija acero de rodamiento (GCR15), que logra una dureza superficial de HRC60-62 después del enfriamiento y ofrece una excelente resistencia al desgaste.
3. Controlar los costos de producción y equilibrar el rendimiento y la economía
El equipo de giro y fresado de CNC es costoso (a menudo 3-5 veces el costo de los tornos convencionales). La selección de materiales debe equilibrar el rendimiento y el costo para evitar los costos de mecanizado excesivo y no controlados.
- Los costos del material representan una parte significativa del costo, Por lo tanto, la selección debe adaptarse a necesidades específicas.
- Los precios varían significativamente entre diferentes materiales (Por ejemplo, Las aleaciones de titanio han terminado 10 veces más caro que el acero al carbono). La selección debe basarse en la criticidad de la parte:
- Para piezas estructurales no básicas (tales como soportes y carcasas): Elija materiales de bajo costo (como aleación de aluminio 6061 y acero al carbono estándar Q235) que cumplen con los requisitos básicos de fuerza.
- Para piezas funcionales del núcleo (tales como ejes de turbina del motor): Elija materiales de alto rendimiento (tales como aleaciones de alta temperatura) Para garantizar la confiabilidad, Incluso a un costo más alto.
- Los precios varían significativamente entre diferentes materiales (Por ejemplo, Las aleaciones de titanio han terminado 10 veces más caro que el acero al carbono). La selección debe basarse en la criticidad de la parte:
- Los costos de mecanizado están vinculados a las propiedades del material.
- Materiales difíciles de mecanear (tales como aleaciones de titanio y acero ultra alta resistencia) aumentar el tiempo de mecanizado y el consumo de herramientas, conduciendo a mayores costos de mecanizado por pieza.
- Ejemplo: Al mecanizar la misma parte del eje, La velocidad de corte de la aleación de titanio TC4 es solo un tercio de 45 acero, La vida de la herramienta es solo un quinto, y el costo de mecanizado por pieza es dos o tres veces mayor 45 acero.
Por lo tanto, Al asegurar un rendimiento satisfactorio, Es preferible priorizar materiales fáciles de mecanizar (tales como aleaciones de aluminio y acero bajo en carbono) para utilizar completamente las ventajas de eficiencia del montaje de giro.
