EUCNC-metaalbewerking: materiaalkeuze, overwegingen en toepassingen
- Geschreven door: Gavin Leo
- Bijgewerkt door: CoCo
- Gepubliceerd:
- Bijgewerkt
Het selecteren van het juiste metaalmateriaal is absoluut essentieel bij CNC-bewerkingen. Deze cruciale beslissing heeft directe invloed op vijf belangrijke prestatiefactoren: bewerkbaarheid, kostenefficiëntie, mechanische sterkte, corrosiebestendigheid en uiteindelijk de functionele prestaties van uw eindproduct.
Bij Aria Precision Manufacturing hebben we duizenden metalen onderdelen uit uiteenlopende sectoren succesvol verwerkt en uitgebreide expertise opgebouwd in materiaaloptimalisatie.
Als u nog niet bekend bent met het CNC-bewerkingsproces voor metaal en niet weet welke materialen u voor uw project moet kiezen, neem dan een paar minuten de tijd om dit artikel te lezen. Het helpt u bij het nemen van een weloverwogen beslissing.
Wat is CNC-metaalbewerking?
CNC-metaalbewerking (Computer Numerical Control) is het proces waarbij materiaal uit metaal wordt verwijderd met behulp van precisiegereedschappen en een geautomatiseerde machine zoals een draaibank of freesmachine. Een CNC-machine kan nauwkeurige onderdelen met nauwe toleranties produceren, met consistentie en efficiëntie.
Hoe werkt CNC-metaalbewerking?
Tekening ontwerp
Het eerste deel van het bewerkingsproces. Dit kan variëren van een ruwe schets tot een complete technische tekening. Deze moet alle benodigde afmetingen en toleranties voor het onderdeel bevatten. Het kan ook worden gemodelleerd met CAD-software (Computer Aided Design).
DFM
Bij ontwerpen voor maakbaarheid wordt het ontwerp beoordeeld om er zeker van te zijn dat het machinaal kan worden bewerkt. Eventueel kunnen er aanpassingen worden gedaan om de efficiëntie van het productieproces te verhogen, bijvoorbeeld door het aantal benodigde gereedschapswisselingen te beperken.
Materiaalkeuze
De materiaalkeuze hangt af van de eisen die het onderdeel stelt aan gewicht, kosten, corrosiebestendigheid, treksterkte en toepassing. Het gekozen materiaal is een belangrijke factor bij het bepalen van het productieproces en de kosteneffectiviteit van het onderdeel. De meest gebruikte materialen zijn zacht en gehard staal, messing, aluminium en roestvast staal.
Machineselectie
De machinekeuze hangt grotendeels af van de complexiteit van het te bewerken onderdeel. Een CNC-draaibank wordt vaak gebruikt voor ronde en minder complexe onderdelen. Een CNC-freesmachine daarentegen wordt gebruikt voor complexere onderdelen, met de mogelijkheid om te kiezen voor een 4- of 5-assige machine voor de complexere geometrieën van het CNC-bewerkingsproces.
Programming
CNC-programmering gebeurt meestal met behulp van CAD/CAM (computer aided design / computer aided manufacturing). Gereedschapspaden worden geprogrammeerd op basis van een CAD-bestand van het 3D-model, waarbij de operator de snelheden en invoer van de CNC-machine instelt en deze in G-codeformaat plaatst, zodat de machine deze kan lezen.
Machine instellen
De machine-instelling omvat het vasthouden van het metaalmateriaal, het instellen van gereedschappen en werkstukcoördinaten. Simulaties kunnen worden uitgevoerd op de CAD/CAM-software en op de CNC-machine (afhankelijk van het merk en de leeftijd van de machine) om ervoor te zorgen dat het CNC-bewerkingsproces veilig en efficiënt verloopt.
Machining
Zodra de CNC-machine is ingesteld, start het bewerkingsproces van het verwijderen van materiaal. De CNC-machine voert de geprogrammeerde gereedschapspaden uit en voert het materiaalverwijderingsproces uit via draaien, frezen, boren of tappen. Gedurende het CNC-bewerkingsproces kunnen metingen worden uitgevoerd om er zeker van te zijn dat het onderdeel binnen de algemene toleranties blijft.
Oppervlakte- en tolerantie-inspectie
Dit is de laatste fase van het CNC-bewerkingsproces. Onderdelen worden gecontroleerd met behulp van nauwkeurige meetapparatuur, zoals schuifmaten, micrometers, CMM-machines en oppervlakteruwheidstesters, om te garanderen dat het onderdeel aan alle productievereisten voldoet.
Types Van het CNC-bewerkingsproces voor metaal
Frezen
CNC-frezen is het proces waarbij materiaal wordt verwijderd met behulp van een roterend snijgereedschap. Het gereedschap bestaat uit gereedschappen zoals frezen, vlakfrezen, draadfrezen en boren. Een CNC-freesmachine kan complexe geometrieën bewerken en over meerdere assen bewegen. Een CNC-freesmachine heeft meestal 3 tot 5 assen, waarbij 5-assige machines veel complexere onderdelen kunnen maken dan een 3-assige machine, en dat in minder bewerkingen.
Draai
Draaien is een CNC-bewerkingsproces waarbij het materiaal roteert terwijl het gereedschap stilstaat. Dit gebeurt op een CNC-draaibank en is ideaal voor ronde onderdelen zoals assen, vinnen, bussen en conussen. Dit proces wordt met zeer hoge precisie uitgevoerd met behulp van gereedschappen zoals uitwendige draaigereedschappen met wisselplaten zoals een TNMG of WNMG, inwendige draaigereedschappen zoals boorstangen, draadsnij- en groefgereedschappen voor zowel inwendige als uitwendige bewerkingen.
Boren
Boren is het proces waarbij ronde gaten worden gemaakt door de boor in metaalmateriaal te voeren. Boren wordt gebruikt op zowel een CNC-freesmachine als een CNC-draaibank. De boor draait op een freesmachine en blijft stilstaan op een draaibank. Er zijn veel verschillende soorten boren die op een CNC-machine worden gebruikt, zoals een U-boor voor grotere gaten, boren met een indexeerbare kop voor middelgrote gaten, volhardmetalen boren voor kleinere gaten en HSS (High Speed Steel) als een langzamere, kosteneffectieve oplossing voor het bewerken van kleine tot middelgrote gaten.
Malen
Slijpen maakt gebruik van een slijpschijf om zeer fijne en nauwkeurige metaalafwerkingen te bereiken. Slijpen maakt het mogelijk om extreem nauwe toleranties te bereiken met minimale materiaalverwijdering. Het is ideaal voor afgewerkte onderdelen zoals parallelblokken en meetapparatuur zoals eindmaten.
EDM-bewerking
EDM-bewerking (elektrische vonkbewerking) maakt gebruik van gecontroleerde elektrische vonken tussen een elektrode en het werkstuk om materiaal te verwijderen. Het is ideaal voor harde materialen en zeer ingewikkelde vormen die niet met traditionele snijgereedschappen en machines kunnen worden geproduceerd. EDM-machines kunnen extreem gladde oppervlakken produceren met zeer nauwkeurige onderdelen.
Welke metaalmaterialen worden het meest gebruikt bij CNC-bewerking?
Metalen materialen worden het meest gebruikt in de maakindustrie. De meest voorkomende CNC-bewerkingsmaterialen zijn staal, aluminium, roestvrij staal en messing.
De keuze van het metaal speelt een grote rol in de prestaties van het onderdeel, de oppervlakteafwerking, de totale kosten, de slijtage van het gereedschap en kan variëren afhankelijk van de specifieke eigenschappen die het onderdeel nodig heeft.
Aluminium
Aluminium is vanwege zijn goede mechanische eigenschappen een van de meest gebruikte metalen in CNC-bewerkingen. Het is licht van gewicht, corrosiebestendig en heeft een hoge maatvastheid. Het is bovendien een plezier om te bewerken, omdat onderdelen op hoge snelheid kunnen worden bewerkt met minimale gereedschapsslijtage en gemakkelijk te verwijderen spanen.
Messing
Messing wordt veel gebruikt voor fittingen, bussen, kleppen en elektrische componenten. Het is zeer eenvoudig te bewerken en kan in grote hoeveelheden worden geproduceerd met minimale gereedschapsslijtage en maatvastheid van de bewerkte onderdelen.
Staal
Staal wordt veel gebruikt en gewaardeerd om zijn hoge sterkte en veelzijdigheid. Het is geschikt voor een breed scala aan industriële, zeer nauwkeurige onderdelen. Zachte staalsoorten zoals 1020 en 1045 zijn ideaal voor algemene componenten zoals assen en beugels. Metaalgelegeerd staal zoals 4140 en 4340 biedt een betere slijtvastheid en hogere taaiheid, waardoor het een uitstekende keuze is voor gereedschapsbouw, mijnbouw en dragende onderdelen.
Roestvast staal
Roestvast staal is een uitstekende keuze wanneer duurzaamheid en corrosiebestendigheid vereist zijn. Staalsoorten zoals 304 en 316 worden het meest gebruikt in de maritieme, voedingsmiddelen- en medische industrie. 17-4 PH biedt daarentegen een uitstekende corrosiebestendigheid voor industrieën zoals de lucht- en ruimtevaart en defensiecomponenten.
mild Steel
Uitstekend geschikt voor algemene componenten dankzij de sterkte en betaalbaarheid, en wordt wereldwijd veel gebruikt in CNC-bewerking van metaal vanwege de afmetingen en bewerkingsstabiliteit. Door de slechte corrosiebestendigheid is het ook een uitstekend metaal voor lassen en fabricage.
Koper
Koper is zeer geschikt voor CNC-bewerking vanwege zijn elektrische en thermische geleidbaarheid. Het wordt vaak gebruikt in componenten zoals warmtewisselaars, elektrische aansluitingen en gespecialiseerde industriële onderdelen. Koper kan echter vrij moeilijk te bewerken zijn vanwege de zachtheid en soms slechte spaanafvoer.
Titanium
Titanium wordt meestal gekozen vanwege zijn indrukwekkende hardheid, lage gewicht en corrosiebestendigheid. Met een fantastische sterkte-gewichtsverhouding is het een uitstekend metaal voor industrieën zoals de lucht- en ruimtevaart, de medische sector en de automobielindustrie. Het staat bekend als een van de hardste metalen om te bewerken vanwege de hardheid en de slijtage die het kan veroorzaken. Het heeft ook een hoog prijskaartje.
Handleiding voor CNC-bewerking van metaal
De verschillen Tussen metaalbewerking en metaalconstructie?
| Proces | Metaalbewerking | Metaal productie |
| Kosten | Duur | Goedkoop |
| Tooling | CNC-draaibanken, -freesmachines en -boormachines | Buigmachines, persen, zaag- en lasmachines |
| Precisie en nauwkeurigheid | Hoog | Laag |
| Productie Snelheid | Langzaam | Snel |
| Projectcomplexiteit | Hoog | Laag |
FQA's
Vraag: Wat is het voordeel van CNC-bewerking?
A: Het vermogen om complexe en nauwkeurige onderdelen te maken met een snelle doorlooptijd en het vermogen om complexe geometrieën te bewerken.
Vraag: Hoe nauwkeurig is CNC-bewerking?
A:CNC-machines kunnen doorgaans toleranties van ±0.01 mm tot ±0.05 mm aan, terwijl geavanceerde machines zelfs nog nauwere toleranties aankunnen.
Vraag: Is CNC-bewerking duur?
A: De kosten zijn afhankelijk van het gebruikte materiaal, de machinetijd, de toleranties, de complexiteit van de klus en de benodigde machines om het onderdeel te maken. Een eenvoudiger onderdeel kan duur zijn voor CNC-bewerking, terwijl een complexer onderdeel dat meer precisie vereist, kosteneffectiever kan zijn.
Q.Hoe kan ik een onderdeel CNC-bewerken?
A: Een onderdeel kan aangeleverd worden aan een machinewerkplaats en daar worden ontworpen, er kan een tekening worden aangeleverd of het kan een CAD-bestand zijn in de vorm van STEP-, IGES- of STL-bestanden.