CNC frezen

De algemene betekenis van bewerkbaarheid verwijst naar het gemak of de moeilijkheid van het te bewerken materiaal. Het zeer goed bewerkbare materiaal vereist minder kracht om bewerkingen uit te voeren en wordt tijdens het uitvoeren niet vervormd CNC bewerking. Aan de andere kant is de lage bewerkbaarheid van het werkstuk een uitdaging om het in de gewenste vorm te manipuleren. Het vereist meer kracht en kan de snijgereedschappen.

Dit artikel zal kort bespreken bewerkbaarheid, beïnvloedende factoren, meting, verbetering van de bewerkbaarheid en de relatie ervan met CNC-bewerking.

Wat is bewerkbaarheid?

In de subtractieve productiebenadering, materiaal moet van het werkstuk worden verwijderd om het gewenste onderdeel te maken. De bewerkbaarheid van het materiaal is de maat voor hoe gemakkelijk het materiaal kan worden verwijderd tijdens machinale bewerkingen, zoals frezen, draaien, boren en andere.

De bewerkbaarheid van elk materiaal hangt af van de fysische, mechanische en chemische eigenschappen. Enkele belangrijke eigenschappen van het materiaal die van invloed zijn op de bewerkbaarheid zijn hardheid, elasticiteit, mechanische sterkte, werkverharding, thermische uitzetting en thermische geleidbaarheid.

Of een materiaal nu is gemaakt van metaal, een legering, plastic, keramiek of vezels, de bewerkbaarheid ervan wordt bepaald door de eigenschappen en de bewerkingsomstandigheden. De verspanende operators kunnen echter de bewerkbaarheid van het werkstuk voelen aan de hand van de bewerkingsresultaten. Het materiaal met goede bewerkbaarheid produceert minimale slijtage van snijgereedschappen, gladde oppervlakteafwerking, vereist minder tijd en kan worden gehandhaafd met nauwe toleranties.

Factoren die de bewerkbaarheid van Martials beïnvloeden?

Er zijn verschillende fysieke en mechanische eigenschappen die de bewerkbaarheid van het materiaal beïnvloeden. Laten we ze in detail bespreken.

• Hardheid

De belangrijkste factor die de bewerkbaarheid van een materiaal beïnvloedt, is de hardheid. De hoge hardheid van het werkstuk wordt over het algemeen als moeilijk te verwerken beschouwd bij machinale bewerkingen.

De hardheid van elk materiaal beschrijft hoe moeilijk het werkstuk te vervormen is. Daarnaast suggereert hardheid ook de compacte interne structuur van het materiaal (kristalstructuur & korrelgrenzen). De compacte interne structuur van hard materiaal daagt het bewerkingsgereedschap uit om het materiaal te verwijderen en vereist grote kracht.

• Thermische eigenschappen

Bij het bewerken van elk materiaal ontstaat warmte. Metaal en legeringen genereren bijvoorbeeld temperaturen van wel 800 tot 900 graden. De tanden van het snijgereedschap komen voortdurend in contact met en verlaten het werkstuk. Als het werkstuk een lage thermische geleidbaarheid heeft, zullen spanen niet veel warmte absorberen en zal het gereedschap worden blootgesteld aan een thermische belasting, wat de bewerkbaarheid kan beïnvloeden.

• Werk verharding

Verharding is de warmtebehandelingsproces voor metaal en legeringen, waarbij het materiaal op een bepaald niveau wordt verwarmd, gevolgd door een koelproces. Het verhoogt de hardheid van het materiaal. Kortom, werkharden maakt het bewerkingsproces uitdagender vanwege de toename van de hardheid. Het wordt dus aanbevolen om door te gaan met harden na voltooiing van de bewerking.

Bewerkbaarheid en CNC-bewerking

CNC verspanen van hard materiaal

CNC-bewerking is compatibel met vele materialen, waaronder metaal en plastic, en gewone materialen zoals metalen, legeringen, kunststoffen, composieten, vezels, hout en nog veel meer. De CNC-bewerkbaarheid van elk materiaal is anders vanwege de unieke eigenschappen en bewerkingsomstandigheden.

Zie ook: Gemeenschappelijke materialen voor CNC-bewerkingen

• Gereedschapsmateriaal & Geometrie

Het gereedschapsmateriaal heeft ook invloed op de bewerkbaarheid van het werkstuk. De selectie van gereedschappen moet gebaseerd zijn op de fysieke en mechanische eigenschappen van het werkstukmateriaal. Hardheid en slijtvastheid zijn twee belangrijke factoren voor snijgereedschapmateriaal dat hoger moet zijn dan het werkstuk. Het hardmetalen gereedschap overwint bijvoorbeeld de hardheid van koolstofstaal en biedt de vereiste bewerkbaarheid.

De geometrie van het snijgereedschap heeft ook invloed op de bewerkbaarheid van het werkstuk. Er is bijvoorbeeld een specifieke hoek nodig om naar de operatie te kijken.

• Voedingssnelheid

De voedingssnelheid heeft ook invloed op hoe gemakkelijk het complexe werkstuk kan worden bewerkt. De voedingssnelheid is recht evenredig met de bewerkbaarheid. Het goed bewerkbare materiaal kan met een hoge voeding worden bewerkt, terwijl het materiaal met een lage bewerkbaarheid nauwkeurig kan worden bewerkt met een lage voeding.

Aluminium is bijvoorbeeld beter bewerkbaar dan staallegeringen, dus een hoge voedingssnelheid heeft de voorkeur voor aluminium. De voedingssnelheid van aluminium bij CNC-bewerkingen varieert van 0.004 tot 0.012 inch/tand, terwijl staallegering (300-400 Brinell) wordt bewerkt in een bereik van 0.0015 tot 0.004 inch/tand (SNELHEDEN EN VOEDINGEN).

• snijsnelheid

De snijsnelheid en bewerkbaarheid van een materiaal hebben een sterke relatie. De snijkracht wordt aangepast in de CNC-bewerking op basis van de bewerkbaarheid van het werkstuk. De hogere snijsnelheid kan schade aan het gereedschap veroorzaken voor het werkstuk met een lage bewerkbaarheid. De lage snijsnelheid heeft de voorkeur voor een werkstuk met een lage bewerkbaarheid.

• zaagdiepte

Hoge snijdiepte in een werkstuk met lage bewerkbaarheid is een behoorlijke uitdaging in termen van nauwkeurigheid, oppervlakteafwerking, en slijtage in het gereedschap. Het zeer goed bewerkbare kan echter gemakkelijk worden bewerkt met een grote snijdiepte. Hardheid is de belangrijkste reden hierachter; de compacte interne structuur van hard materiaal is bestand tegen de snijkracht van het bewerkingsgereedschap.

• De stijfheid van de CNC-machine

De capaciteit en stijfheid van de CNC-machine hebben ook invloed op de bewerkbaarheid van het werkstuk. Hoe gemakkelijk een werkstuk kan worden bewerkt, hangt af van de stijfheid van de machine. De stijfheid van de machine omvat hoe strak de schroeven zijn, het klemmechanisme, de lagerkwaliteit, het gewicht en de hardheid van de machine.

Hoe de bewerkbaarheid van een materiaal te meten?

Bewerkbaarheid is een zeer gecompliceerd materiaalkarakter dat afhankelijk is van verschillende factoren en moeilijk in cijfers te kwantificeren is. Bovendien kan de bewerkbaarheid van hetzelfde werkstuk verschillen op basis van het type bewerkingzoals frezen, draaien, boren enzovoort.

Een bewerkbaarheidsindex is een populaire benadering om de bewerkbaarheid van de materialen te kwantificeren. Het wordt gebruikt in de productie om de bewerkbaarheid van verschillende materialen te vergelijken.

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

Vi vertegenwoordigt de snijsnelheid van metaal gedurende een bepaalde tijd en Vs vertegenwoordigt de snijsnelheid van standaardstaal gedurende een beperkte tijd (Wat is de bewerkbaarheidsindex? Criteria die worden overwogen bij het evalueren van de bewerkbaarheid? 2018).
De relatieve kwantificering van de bewerkbaarheid van het materiaal wordt gedaan door alleen de snijsnelheid te variëren. Alle andere variabelen zoals gereedschapsmateriaal, geometrie en voeding blijven ongewijzigd. Als u geïnteresseerd bent in de bewerkbaarheidsindex van welk materiaal dan ook, is er een online bewerkbaarheidsindexcalculator.

Bewerkbaarheid van enkele populaire CNC-materialen (Zeng, 2007)

Hoe de bewerkbaarheid van materialen te vergroten?

Het verbeteren van de bewerkbaarheid omvat het wijzigen van de vaste fysieke en mechanische eigenschappen om het bewerkbaarder te maken dan de normale toestand.
Er zijn drie primaire manieren om de bewerkbaarheid te vergroten: het toevoegen van additieven, warmtebehandeling en het regelen van operationele variabelen.

Bewerkbaarheid van enkele populaire CNC-materialen

De gemeenschappelijk materiaal in CNC-bewerkingsprojecten omvat staal, aluminium, koper, thermoplast, composieten en kunststoffen. Laten we de bewerkbaarheid van deze materialen bespreken.

• Staal

De bewerkbaarheid van staal hangt af van het koolstofgehalte, aangezien dit rechtstreeks verband houdt met de hardheid van staal. Het koolstofrijke staal is een uitdaging om te bewerken en vereist zeer stijve hardmetalen gereedschappen. Hoewel staalsoorten met een laag koolstofgehalte nog steeds een uitdaging vormen omdat ze zich hechten aan de snijgereedschappen.

• RVS

Roestvrij staal is niet eenvoudig te bewerken met CNC-machines. De hardheid en gumminess maken het een uitdaging. Het beste idee om het goed bewerkbaar te maken, is licht uitharden met warmtebehandeling.

U bent misschien geïnteresseerd in CNC-bewerking: titanium versus staal

• Aluminium

Sinds aluminium en zijn legeringen hebben een lagere hardheid dan staal, ze zijn zeer goed bewerkbaar met CNC-bewerkingen. Hoge snijsnelheden met een brede spaan- en vrijloophoek worden geadviseerd voor een kwalitatief resultaat.

• Koper

Koper vertoont een hoge bewerkbaarheid dan staal en lager dan aluminium. Het kan nauwkeurig worden bewerkt met CNC met gemiddelde snijsnelheid.

• Kunststoffen

Kunststoffen hebben niet veel taaiheid, maar door het thermische effect is het moeilijk te bewerken met CNC-technologie. Door de gegenereerde warmte tijdens het bewerken kunnen de kunststoffen plaatselijk smelten, waardoor de standtijd wordt verkort.

U bent misschien geïnteresseerd in CNC-bewerking: kunststof onderdelen

• Composites

Composites hebben de minste bewerkbaarheid vanwege hun slechte thermische geleidbaarheid en stijfheid. Het CNC verspanen van composieten vraagt ​​om speciaal gereedschap en extra aandacht voor de bewerking.

Conclusie

Bewerkbaarheid is het gemak of de moeilijkheid van het manipuleren van materiaal in de gewenste vorm door subtractieve fabricagebenadering. Het is een van de belangrijke factoren waarmee u rekening moet houden voordat u aan een CNC-bewerkingsbewerking begint. Het is essentieel om de CNC-bewerkingsvariabelen, zoals snijsnelheid, snijdiepte, voedingssnelheid en klemmechanisme vast te zetten, volgens het bewerkbaarheidsniveau van het werkstuk om het beste resultaat te krijgen.

Het analyseren van de functionaliteit van het onderdeel op basis van de bewerkbaarheid van de grondstof is een vrij gecompliceerd proces. Er zijn verschillende factoren waarmee u rekening moet houden om de bewerkbaarheid te optimaliseren en een nauwkeurig resultaat te krijgen, maar maak u geen zorgen! Prolean is de toonaangevende on-demand productiedienstverlener voor CNC-bewerkingsprojecten. We houden rekening met bewerkbaarheid en andere verschillende factoren bij het maken van hoogwaardige en nauwkeurige onderdelen voor u.

FAQ's

Wat wordt bedoeld met bewerkbaarheid?

De bewerkbaarheid van elk materiaal verwijst naar hoe gemakkelijk het door machinale bewerkingen in de gewenste vorm kan worden gebracht.

Welke eigenschappen van een materiaal beïnvloeden de bewerkbaarheid ervan?

Verschillende variabelen zijn van invloed op de bewerkbaarheid van een materiaal, zoals hardheid, mechanische sterkte, elasticiteit, thermische geleidbaarheid en werkverharding. De andere variabelen zijn onder meer bedrijfsomstandigheden, gereedschapsmateriaal en type bewerking.

Hoe kan ik de bewerkbaarheid van elk materiaal vergroten?

U kunt de bewerkbaarheid van een materiaal vergroten door andere verbindingen toe te voegen, zoals lood en zwavel. Daarnaast zijn warmtebehandeling en optimalisatie van bedrijfsvariabelen de andere twee benaderingen.

Hoe zijn bewerkbaarheid van materiaal en CNC-bewerking met elkaar verbonden?

Hoewel materialen met een lage bewerkbaarheid moeilijk zijn om mee te werken en verschillende overwegingen vereisen voor CNC-bewerking, zijn materialen met een hoge bewerkbaarheid gemakkelijk compatibel en maken ze nauwkeurige onderdelen.

Bibliografie

(zd). SNELHEDEN EN VOEDERS. van https://mae.ufl.edu/.

(2018). Wat is de bewerkbaarheidsindex? Criteria overwogen bij het evalueren van bewerkbaarheid? van https://www.mecholic.com/.

Zeng, J. (2007). BEPALING VAN BEWERKBAARHEID EN SCHURENDE SNIJ-EIGENSCHAPPEN BIJ AWJ-SNIJDEN. SEMANTISCH ONDERZOEK.