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cnc - usining , avec sa haute précision et son efficacité, est devenu la technologie de base de l'aérospace, des fabricants automobiles, des dispositifs médicaux et d'autres dispositifs médicaux et d'autres avantages. Qu'il s'agisse de former de rotation de précision de Parts métalliques dans l'usinage de lathe ou une formation efficace de surfaces complexes dans le traitement de l'usinage du moulin Produits. De l'alliage d'aluminium à l'acier inoxydable aux composites de 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 traditionnels dans l'usinage CNC seront systématiquement analysées pour fournir des conseils complets aux praticiens de la conception à la mise en œuvre.
Qu'est-ce que l'usinage CNC?
Quels sont les matériaux métalliques les plus couramment utilisés dans l'usinage CNC?
1. alliage d'aluminium (par exemple 6061, 7075)
L'alliage en aluminium a les avantages d'un poids léger, d'une conductivité thermique élevée et d'excellentes performances de coupe, et est devenu le matériau préféré pour
2. Acier inoxydable (par exemple 304, 316L)
L'acier inoxydable est couramment utilisé dans CNC Machinage pour une résistance élevée à la corrosion, tels que dispositifs médicaux (instruments chirurgicaux) , équipement de traitement des aliments, etc. La forte durabilité peut entraîner une tendance à un travail de recherche, une nécessité de combinaison de la grande vitesse peut entraîner une tendance à une tendance à un travail dur (1 000 à 2 000 tr / min) et un faible débit d'alimentation (0,05-0,2 mm / r), ainsi que le liquide de refroidissement, pour réduire la chaleur par friction.
3. en acier (par exemple S136, P20)
Le moule est largement utilisé dans l'injection de moulage et moulage de matrice Dans l'usinage CNC en raison de sa résistance à l'abrasion élevée et de sa stabilité de taille.
4.Titanium Alloy (par exemple Ti6Al4V)
L'alliage de titane est devenu le matériau de base de des pales du moteur d'avion et implants orthopédiques en raison de leur rapport de poids élevé et de leur résistance à la température élevée. In CNC-machining, specialized tools such as PCD ou des outils de frappeurs à revêtement en 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 de l'outil.
5.Copper Alloys (par exemple C18150)
Les alliages de cuivre ont une conductivité thermique et sont idéaux pour les composants de cuivre en cuivre des composants RF 5G.
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. 1. Engineering Plastics
- ABS: bonne ténacité, traitement pratique, adapté à electronic shell ,, Auto Parts and So. Le rythme babinage doit être contrôlé pendant le traitement pendant le traitement.
- PC (Polycarbonate): Transmitance élevée (plus de 90%), utilisée dans les boucliers transparents et les lentilles optiques pour éviter la fissuration du stress en raison de températures élevées.
- peek: résistance à haute température (au-dessus de 250 ° C) et Biocompatibilité déformation pendant le traitement.
2. Matériaux composés
- Nylon renforcé en fibre de verre: Hard et léger, utilisé dans les cadres drones et les structures automobiles pour éviter la superposition de la superposition entre les coupes de drones et les frères drones et les structures automobiles pour éviter la superposition de couches entre les coupes de drones et les trames drones et fibres.
- Epoxy en fibre de carbone: Excellente résistance au rapport de poids, adapté aux composants aérospatiaux, nécessite des outils enduits de diamant pour réduire l'usure pendant le traitement.
3. matériaux céramiques
- Ceramics d'alumine: bonne isolation et dureté élevée pour les substrats électroniques et les coussins abrasionnaires. Précision de niveau micrométrique requise pour le broyage à travers les roues de broyage en diamant.
- Céramique de nitrure de silicium: Utilisé pour Turbine Blades à haute température , High Thermal Shockal Resistance Besoins pour adopter des thermos technologie de coupe assistée.
4. caoutchouc et élastomères
- Silicone: Élasticité élevée, anti-âge, utilisée pour les cathéters d'étanchéité et médicaux.
" Déchirure du matériau. - PU (polyuréthane): Abrasion et résistante à la larme, utilisé dans les tapis de plancher de voiture et
Point technique: Le traitement des matériaux non-métalliques doit ajuster les paramètres de processus selon les caractéristiques des matériaux. Les plastiques de matériaux, par exemple, pour éviter la réduction de la calcul. en utilisant
Comment choisir les outils de coupe CNC et les paramètres d'usinage basés sur la dureté des matériaux?
1. Classification et traitement des caractéristiques des matériaux Selon la dureté matérielle (HRC Rockwell Hardness), 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 JS Stratégie de réponse technologique Faible dureté (HRC <30) ALLIAGE D'ALUMINUM, alliage de cuivre, plastique. Accumulation de coupe de chaleur et d'oxydation de surface. Optimiser le liquide de refroidissement + Processus de coupe à grande vitesse. dureté modérée (HRC 30-50) en acier inoxydable, en acier éteint 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. CBN Cutting Tool + Specialized Fixture Design. 2. Data-TranslateID = "7C3E7626A329617D912447F9500D5262" Data-Pos = "3" Data-Len = "53" DATA-V-7B79C893 = ""> Materials outils Paramètre Tableau de correspondance En fonction du résumé de la pratique à long terme de la société JS, les solutions suivantes sont recommandées en conjonction avec les scénarios de tour d'usinage:
Grade de dureté Matériau d'outil recommandé vitesse de coupe (m / min) Taux d'alimentation (mm / r) Profondeur de coupe (mm) JS Faits saillants de la technologie Faible dureté Alloy 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 Alloy 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. Haute dureté 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 trois fois. 3. Data-TranslateID = "E1DD98F81641047C01F4E65B7F9156" Data-Pos = "3" Data-Len = "64" DATA-V-7B79C893 = ""> Avantages techniques et valorisations pratiques de Js Personnalisation de l'outil: - Fournir des outils de coupe nano-Coate
- Prise en charge des clients pour personnaliser les outils de coupe spéciale (comme les lames en spirale, les lames Wavy, etc.).
Optimisation intelligente des paramètres de processus:
- Évitez automatiquement le risque d'interférence d'outil en utilisant le logiciel CAM pour simuler le processus de coupe.
- Usining lathe Adaptive Feed Control est adopté pour améliorer l'efficacité par 20%.
Support de la base de données des matériaux: - There are 50+ material processing parameter libraries (including metals, plastics and composites).
- Real-time updates on industry-leading materials such as high-performance plastics such as PEKK and PEI.
Quality assurance system:
- CMM full inspection with size tolerance of ±0.005mm.
- Provide cutting parameter verification report to reduce customer trial and error cost.
4.Operational tips and caveats
- Cutting verification: Even if the parameters match, 200mm x 200mm cutouts still need to be processed to test surface quality.
- Tool life monitoring: Cutting force monitoring system (JS system alarm threshold adjustable) for tool wear alarm.
- Environmental control: In the process of processing high hardness materials, the temperature of the workshop (± 2℃) is stable to avoid the hot expansion and cold shrinkage affecting accuracy.
How to solve the tool wear problem of titanium alloy materials in CNC machining?
1.The main causes of wear of titanium alloy tool
- Hardness and work hardening tendency: Titanium alloys (such as Ti-6Al-4V) are prone to work hardening during cutting, resulting in rapid wear and tear tool edges.
- Low heat conductivity: Heat is concentrated in the point of contact of the tool, which exacerbates high temperature softening and chemical wear.
- High chemical activity: Titanium alloy are prone to chemical reactions with tool materials, resulting in adhesive wear (adhesion phenomenon).
2.Targeted solutions and implementation approaches
Combining the technical points of different machining stages, the optimization strategy of JS titanium alloy machining tool wear is introduced below:
Causes of wear Solution Implementation method Effect evaluation Work Hardening Use superhard tool materials. Use cubic boron nitride (CBN) or diamond coated cutting tools with hardness ≥ 40GPa were used. Knife life is 2-3 times longer. Low thermal conductivity Optimization of cooling process.
High pressure micro lubrication + internal (MQL) + internally cooled cutting tools with coolant pressure ≥ 10MPa. Reduce cutting temperature by -50%. Chemical bonding wear Coating technology. TiAlN/TiCN composite coating thickness of 2-5 μm and friction coefficient <0.3. The surface roughness ≤ 0.8μm decreased knife viscosity. Unreasonable cutting parameters Optimization. Reduce spindle speed (200-400rpm), reduce feed speed (0.05-0.15mm/r) and increase the axial cutting depth (0.5-2mm). Reduce cutting force fluctuations and improve processing stability. The tool Insufficient geometric design Improved blade shape and chip removal groove. Spiral chip groove angles (30-45°) were optimized using large rake angles (15-20°) and negative blade inclination angle (-10-15°). Smooth chip discharge reduces the risk of secondary cutting. 3.Comparison of practical application cases
JS optimizes tool and process parameters, and the typical machining effect of titanium alloy is as follows:
Indicator Before optimization JS optimized Improvement range Tool life (number of pieces) 50-80 pieces 150-200 pieces ↑ 180%-250% Surface roughness (Ra) 1.6-3.2μm ≤ 0.8μm ↓ 50%-75% Processing efficiency (pieces/hour) 10-15 pieces 25-30 pieces ↑ 60%-100% Cutting force (N) 2,000-2,500 1,200-1,600 ↓ 30%-40% 4.Precautions and maintenance suggestions
- Periodically inspect tool wear: Changes in blade blade radius change when threshold ≥ 50μm) were monitored using an optical profilometer.
- Avoid the risk of tool breakage: When processing thin-walled parts to reduce feed speed, layered cutting strategy.
- Environmental control: Workshop temperature shall be stable at 20±2 °C and humidity ≤ 50% to prevent moisture absorption deformation of materials.
What are the effects of storage conditions for different materials on CNC machining?
1.Improper humidity control
- Metals (such as aluminum alloys and magnesium alloys): High humidity can easily lead to oxidation or corrosion of the material's surface, causing burrs or increasing surface roughness during processing. For example, if the oxide layer of aluminum alloy thickens in a humid environment, additional cutting depth or tool replacement is required.
- Engineering plastics (e.g. nylon, PC): After absorbing moisture, the material expands and the stability of the dimensions decreases, which may lead to deformation or size deviation of the processed parts.
2.Effects of temperature fluctuations
- Thermal expansion and shrinkage of sensitive materials (such as titanium alloys and Invar alloys): Temperature changes can lead to changes in material size, which can affect machining accuracy. titanium alloy, for example, expand at high temperatures, leading to tool path deviation during milling and requiring recalibration of machine tool parameters.
- Plastics (e.g. ABS, PEEK): Softens and deforms at high temperatures, increases brittleness at low temperatures, and is prone to cracking or layering during processing.
3.Insufficient packaging protection
- Surface scratches and contamination: If metal sheets are not coated with rust resistant paper or plastic sheeting, scratches during transport or storage can reduce the surface's smoothness and require additional polishing processes.
- Dust absorption: Carbon fiber composites are exposed to dust environments during processing. Impurities can become embedded inside the material and affect the strength of the structure.
4.Lack of anti oxidation measures
- Easily oxidizable metals (e.g. magnesium alloys and copper alloys): If not coated with rust oil or nitrogen protection, oxidation intensifies during processing and tool wear increases by 30%-50%.
- Solution: Use vacuum packaging or desiccant to absorb moisture from the environment and extend the material's shelf life.
5.Misclassification and storage
- Risk of cross-contamination: Mixing hard materials (e.g. tungsten carbide) with soft materials (e.g. polyethylene) may cause scratches on the surface and require separate storage in different areas.
- Physical damage: Excessive pile bar height may cause gravitational bending and affect the clamping stability during lathe machining.
The development trend of future CNC machining materials
1.Accelerate the popularization lightweight materials.
Aluminum alloy and magnesium alloy:
- Continue to replace traditional steel in automotive, aerospace and other fields by optimizing components such as high-strength aluminum alloy, magnesium alloys, and achieve 30%-50% weight loss.
- The improvement of CNC machining processes such as high-speed cutting and micro lubrication has further improved their machining efficiency.
Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRPs):
- It combines with a metal matrix to form a sandwich structure (such as carbon fiber+aluminum alloy) that balances strength and weight and is widely used in areas such as drones and racing cars.
- CNC machining needs to solve the problems of decolletage and burr, and promote the development of multi-axis coupling and special cutting tools.
2.Surge in demand for high-performance engineering materials
- Titanium alloy and superalloys: core materials used in extreme working conditions such as aviation engines and gas turbines. CNC machining needs to break through the bottleneck of high hardness and low thermal conductivity and promote the upgrading of CBN tool and cooling technology.
- Ceramic based composite materials: For semiconductor equipment and nuclear power components, specialized grinding processes and superhard cutting tools (such as diamond coatings) require to be developed.
3.The rise of sustainable and environmentally friendly materials
- Recycled metal materials: Improve the proportion of aluminum, copper and other metal shavings to be recycled and reused, and reduce the waste of raw materials through CNC netting.
- The biodegradable materials: PLA and PHA in consumer packaging is expanding. CNC machining needs to adapt to its low melting point and good moisture absorption characteristics.
Summary
In the field of CNC machining, material selection and application have always been the key factors to determine product performance and machining efficiency. From traditional aluminum alloys and titanium alloys to emerging carbon fiber composites, CNC machining has diversified the manufacture of precision parts by adapting to the physical properties of different materials. Metallic materials dominate industrial applications due their high strength and thermal conductivity, while non-metallic materials appear in light and extreme environmental scenarios.
In the future, with the increasing demand for lightweight, sustainable, and intelligent CNC machining will further integrate AI-driven material databases, multi-axis coupling processes, and green manufacturing technologies to drive breakthroughs in nano-precision and cross-material integration of machining lathe and machining mill, reshaping the boundaries of manufacturing in the future.
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1.What should be paid attention to when processing plastic parts?
When processing plastic parts, cutting speed and feeding force must be reduced to avoid overheating and deformation. Compressed air is recommended for cooling to avoid cracking or discoloration caused by liquid residues.
2.How to determine when to replace CNC tools?
See if the color of the chip darkens, if the finish is rough, if there is a noise. If the tool is badly worn, it needs to be replaced to avoid chippings or reduce accuracy.
3.Why is it necessary to clean the material surface before CNC machining?
Remove oil stains or impurities from the surface of the material to prevent any impact on accuracy or damage to the tool during processing and to ensure smooth finish and accurate dimensions.
4.What to do if CNC machining aluminum parts is easy to stick to a knife?
Use coated cutting tools (such as TiN) to speed up and reduce feed rates and use a highly lubricating coolant to reduce friction and heat accumulation.
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