CNC-Fräsen

Die allgemeine Bedeutung von Bearbeitbarkeit bezieht sich auf die Leichtigkeit oder Schwierigkeit des Materials für die Bearbeitung. Das gut bearbeitbare Material erfordert weniger Kraft für die Bearbeitung und verformt sich dabei nicht CNC-Bearbeitungsbetrieb. Andererseits ist es aufgrund der geringen Bearbeitbarkeit des Werkstücks schwierig, es in die gewünschte Form zu bringen. Es erfordert mehr Strom und könnte Auswirkungen auf die haben Schneidewerkzeuge.

In diesem Artikel wird kurz darauf eingegangen Bearbeitbarkeit, Einflussfaktoren, Messung, Verbesserung der Bearbeitbarkeit und ihre Beziehung zur CNC-Bearbeitung.

Was ist Bearbeitbarkeit?

Im Subtraktiver FertigungsansatzUm das gewünschte Teil zu erzeugen, muss Material vom Werkstück entfernt werden. Die Bearbeitbarkeit des Materials ist das Maß dafür, wie leicht es das Material bei Bearbeitungsvorgängen wie Fräsen, Drehen, Bohren und anderen entfernen kann.

Die Bearbeitbarkeit eines Materials hängt von seinen physikalischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften ab. Einige wichtige Eigenschaften des Materials, die die Bearbeitbarkeit beeinflussen, sind: Härte, Elastizität, mechanische Festigkeit, Kaltverfestigung, Wärmeausdehnung und Wärmeleitfähigkeit.

Ob ein Material aus Metall, einer Legierung, Kunststoff, Keramik oder Fasern besteht, seine Bearbeitbarkeit wird durch seine Eigenschaften und die Bearbeitungsbedingungen bestimmt. Allerdings können die Zerspaner anhand der Bearbeitungsergebnisse die Bearbeitbarkeit des Werkstücks spüren. Das Material ist gut bearbeitbar minimaler Verschleiß der Schneidwerkzeuge, glatte Oberflächenbearbeitung, erfordert weniger Zeit und können enge Toleranzen einhalten.

Faktoren, die die Bearbeitbarkeit von Kampfsportarten beeinflussen?

Es gibt verschiedene physikalische und mechanische Eigenschaften, die die Bearbeitbarkeit des Materials beeinflussen. Lassen Sie uns sie im Detail besprechen.

• Härte

Der Hauptfaktor, der die Bearbeitbarkeit eines Materials beeinflusst, ist seine Härte. Die hohe Härte des Werkstücks wird im Allgemeinen als schwierig bei spanenden Bearbeitungen angesehen.

Die Härte eines Materials beschreibt, wie schwierig es ist, das Werkstück zu verformen. Darüber hinaus lässt die Härte auch auf die kompakte innere Struktur des Materials schließen (Kristallstruktur & Korngrenzen). Die kompakte innere Struktur des Hartmaterials fordert das Bearbeitungswerkzeug dazu, das Material abzutragen, und erfordert eine hohe Kraft.

• Thermische Eigenschaften

Bei der Bearbeitung jedes Materials entsteht Wärme. Beispielsweise erzeugen Metalle und Legierungen Temperaturen von bis zu 800 bis 900 Grad. Die Zähne des Schneidwerkzeugs berühren und verlassen ständig das Werkstück. Wenn das Werkstück eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist, nehmen die Späne nicht viel Wärme auf und das Werkzeug wird einer thermischen Belastung ausgesetzt, die die Zerspanbarkeit beeinträchtigen kann.

• Kaltverfestigung

Härten ist das Wärmebehandlungsverfahren für Metalle und LegierungenDabei wird das Material auf ein bestimmtes Niveau erhitzt und anschließend abgekühlt. Es erhöht die Härte des Materials. Grundsätzlich führt die Kaltverfestigung dazu, dass der Bearbeitungsprozess durch die Erhöhung der Härte anspruchsvoller wird. Es wird daher empfohlen, nach Abschluss der Bearbeitung mit dem Härten fortzufahren.

Bearbeitbarkeit und CNC-Bearbeitung

CNC-Bearbeitung von hartem Material

CNC-Bearbeitung ist mit vielen Materialien kompatibel, darunter Metall und Kunststoff, sowie mit gängigen Materialien wie Metallen, Legierungen, Kunststoffen, Verbundwerkstoffen, Fasern, Holz und vielen mehr. Die CNC-Bearbeitbarkeit jedes Materials ist aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften und Bearbeitungsbedingungen unterschiedlich.

• Werkzeugmaterial und Geometrie

Auch das Werkzeugmaterial beeinflusst die Bearbeitbarkeit des Werkstücks. Die Auswahl der Werkzeuge sollte auf den physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Werkstückmaterials basieren. Härte und Verschleißfestigkeit sind zwei wichtige Faktoren für das Schneidwerkzeugmaterial, das höher sein muss als das Werkstück. Das Hartmetallwerkzeug übertrifft beispielsweise die Härte von Kohlenstoffstahl und bietet die erforderliche Bearbeitbarkeit.

Auch die Geometrie des Schneidwerkzeugs beeinflusst die Bearbeitbarkeit des Werkstücks. Beispielsweise ist für die Blickrichtung auf die Operation ein bestimmter Winkel erforderlich.

• Vorschubgeschwindigkeit

Die Vorschubgeschwindigkeit beeinflusst auch, wie leicht sich das komplexe Werkstück bearbeiten lässt. Die Vorschubgeschwindigkeit ist direkt proportional zur Bearbeitbarkeit. Das gut zerspanbare Material kann mit einer hohen Vorschubgeschwindigkeit bearbeitet werden, während schlecht zerspanbares Material mit einer niedrigen Vorschubgeschwindigkeit präzise bearbeitet werden kann.

Aluminium lässt sich beispielsweise besser bearbeiten als Stahllegierungen, daher ist für Aluminium eine hohe Vorschubgeschwindigkeit vorzuziehen. Die Vorschubgeschwindigkeit von Aluminium bei der CNC-Bearbeitung liegt zwischen 0.004 und 0.012 Zoll/Zahn, während Stahllegierungen (300–400 Brinell) in einem Bereich von 0.0015 bis 0.004 Zoll/Zahn bearbeitet werden (GESCHWINDIGKEITEN UND VORSCHÜTZE).

• Schneidgeschwindigkeit

Die Schnittgeschwindigkeit und die Bearbeitbarkeit eines Materials stehen in einem engen Zusammenhang. Die Schnittkraft wird bei der CNC-Bearbeitung entsprechend der Bearbeitbarkeit des Werkstücks angepasst. Die höhere Schnittgeschwindigkeit kann bei Werkstücken mit geringer Zerspanbarkeit zu Schäden am Werkzeug führen. Die niedrige Schnittgeschwindigkeit ist für ein Werkstück mit geringer Bearbeitbarkeit vorzuziehen.

• Schnitttiefe

Eine hohe Schnitttiefe in einem Werkstück mit geringer Bearbeitbarkeit stellt eine große Herausforderung hinsichtlich der Genauigkeit dar. Oberflächenfinishund Verschleiß am Werkzeug. Die gut bearbeitbaren Teile können jedoch problemlos mit einer großen Schnitttiefe bearbeitet werden. Härte ist der Hauptgrund dafür; Die kompakte Innenstruktur aus hartem Material widersteht der Schnittkraft des Bearbeitungswerkzeugs.

• Die Steifigkeit der CNC-Maschine

Die Kapazität und Steifigkeit der CNC-Maschine beeinflussen auch die Bearbeitbarkeit des Werkstücks. Wie leicht sich ein Werkstück bearbeiten lässt, hängt von der Steifigkeit der Maschine ab. Zur Steifigkeit der Maschine zählen der Anzug der Schrauben, der Klemmmechanismus, die Lagerqualität, das Gewicht und die Härte der Maschine.

Wie misst man die Bearbeitbarkeit eines Materials?

Bearbeitbarkeit ist eine sehr komplizierte Materialeigenschaft, die von verschiedenen Faktoren abhängt und schwer in Zahlen zu quantifizieren ist. Darüber hinaus kann die Bearbeitbarkeit desselben Werkstücks je nach Modell unterschiedlich sein die Art der Bearbeitung, wie Fräsen, Drehen, Bohren usw.

Ein Bearbeitbarkeitsindex ist ein beliebter Ansatz zur Quantifizierung der Bearbeitbarkeit von Materialien. Es wird in der Fertigung verwendet, um die Bearbeitbarkeit verschiedener Materialien zu vergleichen.

Bearbeitbarkeitsindex (I, %) = Vi/Vs × 100

Vi steht für die Schnittgeschwindigkeit von Metall für eine bestimmte Zeit und Vs für die Schnittgeschwindigkeit von Standardstahl für eine begrenzte Zeit (Was ist der Bearbeitbarkeitsindex? Kriterien, die bei der Bewertung der Bearbeitbarkeit berücksichtigt werden? 2018).
Die relative Quantifizierung der Materialbearbeitbarkeit erfolgt lediglich durch Variation der Schnittgeschwindigkeit. Alle anderen Variablen wie Werkzeugmaterial, Geometrie und Vorschubgeschwindigkeit bleiben unverändert. Wenn Sie den Zerspanbarkeitsindex eines Materials herausfinden möchten, gibt es einen Online-Rechner für den Zerspanbarkeitsindex.

Bearbeitbarkeit einiger beliebter CNC-Materialien (Zeng, 2007)

Wie lässt sich die Bearbeitbarkeit von Materialien verbessern?

Die Verbesserung der Bearbeitbarkeit umfasst die Änderung der festgelegten physikalischen und mechanischen Eigenschaften, um sie besser bearbeitbar als im Normalzustand zu machen.
Es gibt drei Hauptmöglichkeiten, die Bearbeitbarkeit zu verbessern: Zugabe von Additiven, Wärmebehandlung und Steuerung von Betriebsvariablen.

Bearbeitbarkeit einiger beliebter CNC-Materialien

Das gängiges Material in CNC-Bearbeitungsprojekten Dazu gehören Stahl, Aluminium, Kupfer, Thermoplaste, Verbundwerkstoffe und Kunststoffe. Lassen Sie uns die Bearbeitbarkeit dieser Materialien besprechen.

• Stahl

Die Bearbeitbarkeit von Stahl hängt vom Kohlenstoffgehalt ab, da dieser direkt mit der Härte des Stahls zusammenhängt. Der kohlenstoffreiche Stahl ist anspruchsvoll zu bearbeiten und erfordert hochsteife Hartmetallwerkzeuge. Allerdings stellen Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt immer noch eine Herausforderung dar, da sie an den Schneidwerkzeugen haften.

• Edelstahl

Edelstahl ist mit CNC-Maschinen nicht einfach zu bearbeiten. Die Härte und Gummiigkeit machen es zu einer Herausforderung. Die beste Möglichkeit, es gut bearbeitbar zu machen, ist eine leichte Härtung durch Wärmebehandlung.

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• Aluminium

Da Aluminium und seine Legierungen Da sie eine geringere Härte als Stahl haben, sind sie mit CNC-Bearbeitungsvorgängen gut bearbeitbar. Für ein qualitativ hochwertiges Ergebnis werden hohe Schnittgeschwindigkeiten mit großen Span- und Freiwinkeln empfohlen.

• Kupfer

Kupfer weist eine bessere Bearbeitbarkeit auf als Stahl und eine schlechtere als Aluminium. Es kann mit CNC mit mittlerer Schnittgeschwindigkeit präzise bearbeitet werden.

• Kunststoffe

Kunststoffe haben keine große Zähigkeit, aber der thermische Effekt erschwert die Bearbeitung mit CNC-Technologie. Die bei der Bearbeitung entstehende Wärme kann die Kunststoffe lokal schmelzen und so die Standzeit des Werkzeugs verkürzen.

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• Composite

Composite sind aufgrund ihrer schlechten Wärmeleitfähigkeit und Steifigkeit am wenigsten bearbeitbar. Die CNC-Bearbeitung von Verbundwerkstoffen erfordert Spezialwerkzeuge und besondere Aufmerksamkeit bei der Bearbeitung.

Fazit

Bearbeitbarkeit ist die Leichtigkeit oder Schwierigkeit, Material durch einen subtraktiven Fertigungsansatz in die gewünschte Form zu bringen. Dies ist einer der wichtigen Faktoren, die Sie berücksichtigen sollten, bevor Sie mit der CNC-Bearbeitung beginnen. Um das beste Ergebnis zu erzielen, ist es wichtig, die CNC-Bearbeitungsvariablen wie Schnittgeschwindigkeit, Schnitttiefe, Vorschubgeschwindigkeit und Spannmechanismus entsprechend dem Bearbeitbarkeitsgrad des Werkstücks festzulegen.

Die Funktionalität des Teils anhand der Bearbeitbarkeit des Rohmaterials zu analysieren, ist ein recht komplizierter Prozess. Um die Bearbeitbarkeit zu optimieren und ein genaues Ergebnis zu erzielen, müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden – aber keine Sorge! Prolean ist der führende On-Demand-Fertigungsdienstleister für CNC-Bearbeitungsprojekte. Wir berücksichtigen die Bearbeitbarkeit und andere verschiedene Faktoren bei der Herstellung hochwertiger und präziser Teile für Sie.

Häufig gestellte Fragen

Was versteht man unter Bearbeitbarkeit?

Die Bearbeitbarkeit eines Materials bezieht sich darauf, wie leicht es durch Bearbeitungsvorgänge in die gewünschte Form gebracht werden kann.

Welche Eigenschaften eines Materials beeinflussen seine Bearbeitbarkeit?

Mehrere Variablen beeinflussen die Bearbeitbarkeit eines Materials, wie z. B. Härte, mechanische Festigkeit, Elastizität, Wärmeleitfähigkeit und Kaltverfestigung. Zu den weiteren Variablen gehören Betriebsbedingungen, Werkzeugmaterial und Art des Bearbeitungsvorgangs.

Wie kann ich die Bearbeitbarkeit eines beliebigen Materials verbessern?

Sie können die Bearbeitbarkeit eines Materials erhöhen, indem Sie andere Verbindungen wie Blei und Schwefel hinzufügen. Darüber hinaus sind Wärmebehandlung und Optimierung von Betriebsgrößen die beiden anderen Ansätze.

Wie hängen Bearbeitbarkeit des Materials und CNC-Bearbeitung zusammen?

Während Materialien mit geringer Bearbeitbarkeit schwierig zu bearbeiten sind und für die CNC-Bearbeitung mehrere Überlegungen erfordern, sind Materialien mit hoher Bearbeitbarkeit leicht kompatibel und ermöglichen die Herstellung präziser Teile.

Literaturverzeichnis

(nd). GESCHWINDIGKEITEN UND VORTRÄGE. von https://mae.ufl.edu/.

(2018). Was ist der Bearbeitbarkeitsindex? Kriterien, die bei der Bewertung der Bearbeitbarkeit berücksichtigt werden? von https://www.mecholic.com/.

Zeng, J. (2007). BESTIMMUNG DER BEARBEITBARKEIT UND DER ABRASIVEN SCHNEIDEIGENSCHAFTEN BEIM AWJ-SCHNEIDEN. SEMANTISCHER GELehrter.