CNC verspanen van composiet

CNC-bewerking wordt steeds populairder in de maakindustrie omdat het een uitgebreid scala aan materialen kan verwerken. Met CNC-bewerking kunnen nauwkeurige onderdelen van verschillende materialen worden gemaakt volgens het 3D-model.

Enkele typische materialen in CNC-bewerkingsprojecten zijn metaal en legeringen, kunststoffen en composieten. Als je de materiaaltrend analyseert, zijn composieten na metaal en kunststof de meest voorkomende materialen in CNC-bewerkingsprojecten. Dit artikel gaat over het CNC verspanen van composieten. We zullen de eigenschappen van composieten, omstandigheden voor composietbewerking, toepassingen en nog veel meer.

Zie ook: Gemeenschappelijke materialen voor CNC-bewerkingen

Wat zijn de composieten?

Composieten zijn materialen gemaakt van een combinatie van twee of meer materialen met verschillende eigenschappen. Door materialen met verschillende fysieke en mechanische eigenschappen te combineren, ontstaat een nieuw materiaal met unieke eigenschappen (Ngo, 2020).

Composiet= Basismateriaal (Matrix) + vezel (versterkingsmateriaal)

Het kan echter ook andere additieven en vulstoffen bevatten om de vereiste eigenschappen aan te passen en een betere kwaliteit te krijgen oppervlakteafwerking.

Composiet-koolstofvezel

Het doel van het fundament om verschillende soorten metaal te combineren, is gerelateerd aan het verbeteren van sterkte, stijfheid, hittebestendigheid en andere eigenschappen.

Bijvoorbeeld keramiek combineren met gietijzer verhoogt de hittebestendigheid en sterkte, en het nieuwe materiaal dat door de combinatie wordt gevormd, zal in veel opzichten superieur zijn aan het moedermateriaal.

Er zijn vier soorten composieten die vaak worden gebruikt bij CNC-bewerkingen.

• Houtcomposieten: Multiplex
• Versterkte kunststoffen: koolstofvezel, glasvezel, textielvezel en meer
• Metaalmatrixcomposieten: continue vezels, siliciumcarbide, grafiet, enz.
• Keramische matrixcomposieten: Alumina, mulliet of alumina Silica, calcium-alumina en meer.

Wat zijn de eigenschappen van composieten?

Composieten bieden weerstand tegen corrosie, een hoge sterkte-gewichtsverhouding, radartransparantie, niet-magnetisch, eenvoudig te onderhouden, duurzaamheid, consolidatie van onderdelen, dimensionale consistentie, aangepast oppervlak en vele andere eigenschappen. Laten we de belangrijke eigenschappen in meer detail bespreken.

• Hoge mechanische sterkte

Als je kijkt naar het gewicht van composieten, zijn het te sterke materialen. U kunt het begrijpen aan de hand van het voorbeeld van koolstofvezel, dat vier keer sterker is dan zacht staal. De sterkte van bepaalde composieten hangt echter sterk af van hun samenstellende materialen.

• Brandwerendheid & -vertragend

Keramiek en andere nauw verwante composietmaterialen zijn zeer brandwerend. De additieven in composieten, zoals antimoontrioxide, creëren kooldioxide wanneer er brand ontstaat en stoppen het branden. Bovendien zijn ze nuttig voor de genezing na ontsteking.

• Impact weerstand

Een mix van verschillende materialen maakt composieten extreem goed bestand tegen schokken en hoge impactkrachten. Het is bestand tegen de snelle effecten op het materiaal zonder in te boeten aan mechanische eigenschappen en breuken.

• Chemische bestendigheid

Composiet is bestand tegen de invasie van een breed scala aan zuren, basen en andere chemicaliën, samen met sterke weersbestendigheid. Het is voornamelijk afhankelijk van de hars die wordt gebruikt in het productieproces. Als gevolg hiervan worden composietmaterialen gebruikt om chemische opslagfaciliteiten, pijpleidingen, trechters, kanalen, drukvaten en autocarrosserieën te maken.

• Elektrische isolatie

Composieten zijn uitstekende elektrische isolatoren die elektrische energie met hoog voltage weerstaan ​​zonder te verbranden of kleine schade op te lopen. Als u de toepassingszijden bekijkt, zult u zien dat de meeste elektrische isolaties die worden gebruikt in verwarmingssystemen, waaronder ovens, industriële hardingsapparatuur en nog veel meer, composieten gebruiken.

CNC-bewerkingsproces met composieten

Het bewerken van de composieten met CNC-bewerkingen verschilt van metaal, legeringen en kunststoffen. De versterkte elementen maken het zeer schurend. Bovendien is de anisotrope en niet-homogene structuur verantwoordelijk voor de bewerkingsproblemen.

Daarom is het cruciaal om rekening te houden met verschillende bewerkingsomstandigheden om het 3D-model om te zetten in functionele composietonderdelen zonder het werkstuk en de snijgereedschappen te beschadigen.

CNC verspanen van composieten met diamantsnijders

1. Samenstelling van materialen

De eigenschappen van een bepaald composiet, inclusief de bewerkbaarheid, draaien om de samenstellende materialen, en u moet deze bestanddelen kennen voordat u het composietwerkstuk gaat bewerken. Welk metaal, kunststof, keramiek of additieven zitten er in de composieten en wat zijn de oorspronkelijke eigenschappen van deze bestanddelen?

2. Gereedschapsmateriaal

Het materiaal van snijgereedschappen beïnvloedt hun levensduur. Het kiezen van het geschikte gereedschapsmateriaal is essentieel om fysieke schade aan het werkstuk en gereedschapsslijtage te voorkomen. Gewone gereedschappen van koolstofstaal of hardmetaal kunnen de composieten bewerken. Maar ze moeten regelmatig worden vervangen, omdat ze er veel last van zullen hebben slijtage en beïnvloeden de bewerkingsnauwkeurigheid.

De beste techniek om dergelijke problemen te voorkomen en productienauwkeurigheid te garanderen, is het gebruik van geaderde diamantgereedschappen. Punten van polykristallijn diamant (PCD) kunnen kwaliteitsresultaten opleveren bij het frezen en draaien van composietmaterialen.

3. Overweeg de gereedschapsgeometrie

Het hangen van spaanders met het werkstuk is een ander probleem bij het werken met composietmaterialen, wat kan worden vermeden door scherp gereedschap te gebruiken. Bovendien kunnen gereedschappen met hoge positieve hellingshoeken efficiënt scherpe, zuivere sneden maken terwijl ze de minste hitte genereren.

• Helix-snijders voor trimmen.
• Vingerfrezen voor gleufsteken en uitzakken.
• Diamantboren (met gemodificeerde bradpunt) voor boren en afschuinen.

4. Zorg voor de perfecte gereedschapsopname

De gereedschapshouder is een ander belangrijk punt voor composiet CNC-bewerkingen om het risico van uittrekken van het gereedschap te voorkomen. Het gebruik van een hydraulische klauwplaat met een retentieknop wordt aanbevolen, die het bewerkingssamenstel in evenwicht houdt.

5. Gebruik geschikte koelmiddelen

Het aanhechten van spanen aan het werkstuk is vrij gebruikelijk bij het bewerken van de composieten met CNC-technologie. Chips kunnen hitte opbouwen en de gereedschappen beschadigen, en het gebruik van de juiste koelvloeistof is noodzakelijk om dit probleem aan te pakken.

Gewone koelvloeistoffen zoals water en olie kunnen de warmte afvoeren, maar het probleem is dat ze deze koelvloeistoffen kunnen absorberen, waardoor het werkstuk gaat zwellen. Daarom kunt u het beste het smeermiddel of het luchtpistool als koelmiddel gebruiken. Een andere oplossing is de installatie van cryogene koelsystemen bij de CNC-machine.

6. Geef de voorkeur aan conventioneel frezen

Voor een betere afwerking en om de standtijd te verlengen, voert u het samengestelde werkstuk in de richting van de gereedschapsrotatie- conventioneel frezen. Het vergemakkelijkt de maximale zaagdiepte, gebruikt de volledige lengte van de spaangroef en behoudt de stabiliteit.

Zorg er bovendien voor dat het gereedschap volledig in het werkstuk grijpt en dat er geen doorbuiging is.

7. Snijsnelheid & voedingssnelheid

Het bewerken van composieten kan een uitdaging zijn zonder de juiste snijsnelheid en voedingssnelheid. Het gebruik van een hoge snijsnelheid en voedingssnelheid wordt aanbevolen om het proces eenvoudiger en effectiever te maken.

• Snijsnelheid: 550 tot 760 meter/minuut of 0.076 tot 4.57 mm/tand
• Spilsnelheid: boven 15000 RPM

Bron: (Composietbewerking: 10 tips om de standtijd en de kwaliteit van onderdelen te verbeteren, 2019)

Bovendien moeten deze parameters worden gewijzigd volgens het specifieke CNC-bewerkingsproces en het composiettype. Als de composiet bijvoorbeeld te stevig is, verlaagt u de spilsnelheid met een derde, zelfs minder dan dit voor boren.

Voordelen en nadelen van composiet CNC-bewerkingen

Het verwerken van composieten tot functionerende onderdelen heeft verschillende voordelen. Het kan worden aangepast aan de vereiste eigenschappen voor eindgebruik. Onderdelen met complexe geometrie kan worden gemaakt tegen concurrerende prijzen met een hoge maatnauwkeurigheid.

Het werken met composieten kan echter een uitdaging zijn, omdat het gespecialiseerde gereedschappen en verschillende bewerkingsomstandigheden vereist.

Toepassingen van composieten CNC-bewerkingen

CNC-gefreesd composiet onderdeel

U kent de voordelen van het omzetten van composietmaterialen in functionele onderdelen en producten, aangezien we in dit artikel al verschillende composieteigenschappen hebben behandeld.

Laten we dieper ingaan op de toepassingen van composiet CNC-bewerkingen.

Opsommen

Composieten zijn veelzijdige technische materialen die ontwerpflexibiliteit en productie-efficiëntie bieden voor diverse toepassingen CNC-precisiebewerking projecten. Verschillende soorten composieten zijn bewerkbaar en kunnen met behulp van CNC-technologie complexe 3D-modellen omzetten in functionele onderdelen. Het heeft uitzonderlijke eigenschappen en biedt de hefboom voor het aanpassen van fysieke, mechanische en chemische eigenschappen afhankelijk van de eindtoepassing.

Het nauwkeurig bewerken van composieten omvat verschillende overwegingen, zoals gereedschapsmateriaal, gereedschapsgeometrie, vasthouden van een werkstuk en nog veel meer. Het kan verwarrend zijn om de perfecte bewerkingscriteria voor uw project te selecteren. Maar maak je geen zorgen; ProleanTech kan al uw onzekerheid wegnemen en het beste resultaat leveren. We hebben deskundige ingenieurs om u te helpen de beste geometrie en variabelen voor uw project te vinden.

Lees verder: Zinkbewerking: legeringen, processen en toepassingen

FAQ's

Wat zijn de gebruikelijke composieten die worden gebruikt bij CNC-bewerkingen?

De meest populaire composieten die bij CNC-bewerkingen worden gebruikt, zijn onder meer metaalmatrixcomposieten, koolstofvezel, keramiek, versterkte kunststoffen, vezelversterkte polymeren en glasvezel.

Welke eigenschappen maken composieten populaire technische materialen?

Composieten zijn een populair technisch materiaal dat uitstekende mechanische sterkte, slagvastheid, thermische isolatie, elektrische weerstand, chemische en weerbestendigheid, brandvertragende eigenschappen en nog veel meer eigenschappen biedt.

Is het makkelijk om composieten te bewerken met een CNC-machine?

Het kan een uitdaging zijn om composieten te bewerken met gewone gereedschappen en bewerkingsomstandigheden, maar het kan worden gedaan door rekening te houden met de verschillende criteria. Het is het beste om een ​​specifiek gereedschap, geometrie, snijsnelheid, voedingssnelheid en perfecte koelmiddelen te kiezen.

Wat zijn de toepassingen van CNC-bewerking van composieten?

CNC-gefreesde composietonderdelen zijn toepasbaar in de automobiel-, ruimtevaart-, bouw-, scheepvaart-, energie-, olie- en gas-, elektrische, elektronica-, sport-, energie- en nog veel meer industrieën.

Bibliografie

1. (2019). Composietbewerking: 10 tips om de standtijd en de kwaliteit van onderdelen te verbeteren. SANDVIK Coromart, van https://www.sandvik.coromant.com/.
2. Ngo, T. (2020). Inleiding tot composietmaterialen. Researchgate.