fresatura CNC
Il significato generale di lavorabilità si riferisce alla facilità o difficoltà del materiale per la lavorazione. Il materiale altamente lavorabile richiede meno potenza per eseguire la lavorazione e non si deforma durante l'esecuzione Operazione di lavorazione CNC. D'altra parte, la bassa lavorabilità del pezzo è difficile da manipolare nella forma desiderata. Richiede più potenza e potrebbe influire sul utensili da taglio.
Questo articolo discuterà brevemente lavorabilità, fattori che influenzano, misurazione, miglioramento della lavorabilità e sua relazione con la lavorazione CNC.
Cos'è la lavorabilità?
Nel approccio manifatturiero sottrattivo, il materiale deve essere rimosso dal pezzo per creare la parte desiderata. La lavorabilità del materiale è la misura della facilità con cui può rimuovere il materiale durante le operazioni di lavorazione, come fresatura, tornitura, foratura e altro.
La lavorabilità di qualsiasi materiale dipende dalle sue proprietà fisiche, meccaniche e chimiche. Alcune proprietà importanti del materiale che influenzano la lavorabilità sono: durezza, elasticità, resistenza meccanica, incrudimento, dilatazione termica e conducibilità termica.
Che un materiale sia costituito da metallo, lega, plastica, ceramica o fibra, la sua lavorabilità è determinata dalle sue caratteristiche e dalle condizioni di lavorazione. Tuttavia, gli operatori di lavorazione possono percepire la lavorabilità del pezzo dai risultati della lavorazione. Il materiale con buona lavorabilità produce minima usura degli utensili da taglio, finitura superficiale liscia, richiede meno tempo e può essere mantenuto tolleranze strette.
Fattori che influenzano la lavorabilità dei marziali?
Esistono diverse proprietà fisiche e meccaniche che influenzano la lavorabilità del materiale. Discutiamoli in dettaglio.
- Durezza
Il fattore principale che influenza la lavorabilità di un materiale è la sua durezza. L'elevata durezza del pezzo è generalmente considerata difficile da lavorare con le lavorazioni meccaniche.
La durezza di qualsiasi materiale descrive quanto sia difficile deformare il pezzo. Inoltre, la durezza suggerisce anche la struttura interna compatta del materiale (struttura cristallina e bordi dei grani). La struttura interna compatta del materiale duro sfida l'utensile di lavorazione a rimuovere il materiale e richiede una forza elevata.
- Proprietà termali
La lavorazione di ogni materiale crea calore. Ad esempio, metallo e leghe generano temperature fino a 800-900 gradi. I denti dell'utensile da taglio entrano continuamente in contatto e lasciano il pezzo in lavorazione. Se il pezzo ha una bassa conducibilità termica, i trucioli non assorbiranno molto calore e l'utensile sarà soggetto a un carico termico che può influire sulla lavorabilità.
- Indurimento del lavoro
L'indurimento è il processo di trattamento termico per metalli e leghe, che prevede il riscaldamento del materiale a un livello specifico seguito da un processo di raffreddamento. Aumenta la durezza del materiale. Fondamentalmente, l'incrudimento rende il processo di lavorazione più impegnativo a causa dell'aumento della durezza. Pertanto, si consiglia di procedere con l'indurimento dopo il completamento della lavorazione.
Lavorabilità e lavorazioni CNC
Lavorazione CNC di materiale duro
La lavorazione CNC è compatibile con molti materiali, inclusi metalli e plastica, e con materiali comuni come metalli, leghe, plastica, compositi, fibre, legno e molti altri. La lavorabilità CNC di ciascun materiale è diversa a causa delle sue proprietà uniche e delle condizioni di lavorazione.
- Materiale dell'utensile e geometria
Il materiale dell'utensile influisce anche sulla lavorabilità del pezzo. La selezione degli utensili dovrebbe essere basata sulle proprietà fisiche e meccaniche del materiale del pezzo da lavorare. La durezza e la resistenza all'usura sono due fattori importanti per il materiale degli utensili da taglio che deve essere più alto del pezzo in lavorazione. Ad esempio, l'utensile in metallo duro supera la durezza dell'acciaio al carbonio e offre la lavorabilità richiesta.
Anche la geometria dell'utensile da taglio influenza la lavorabilità del pezzo. Ad esempio, è necessario un angolo specifico per affrontare l'operazione.
- avanzamento
La velocità di avanzamento influisce anche sulla facilità di lavorazione del pezzo complesso. La velocità di avanzamento è direttamente proporzionale alla lavorabilità. Il materiale altamente lavorabile può essere lavorato con una velocità di avanzamento elevata, mentre il materiale a bassa lavorabilità può essere lavorato con precisione con una velocità di avanzamento ridotta.
Ad esempio, l'alluminio è più lavorabile delle leghe di acciaio, quindi per l'alluminio è preferibile una velocità di avanzamento elevata. La velocità di avanzamento dell'alluminio nella lavorazione CNC varia da 0.004 a 0.012 pollici/dente, mentre la lega di acciaio (300-400 Brinell) viene lavorata in un intervallo da 0.0015 a 0.004 pollici/dente (VELOCITÀ E AVANZAMENTI).
- Velocità di taglio
La velocità di taglio e la lavorabilità di un materiale hanno una forte relazione. La forza di taglio viene regolata nell'operazione di lavorazione CNC in base alla lavorabilità del pezzo. La maggiore velocità di taglio può causare danni all'utensile per il pezzo con bassa lavorabilità. La bassa velocità di taglio è preferibile per un pezzo a bassa lavorabilità.
- profondità di taglio
L'elevata profondità di taglio in un pezzo con bassa lavorabilità è piuttosto impegnativa in termini di precisione, finitura superficialee l'usura dell'utensile. Tuttavia, l'elevata lavorabilità può essere lavorata facilmente con una grande profondità di taglio. La durezza è la ragione principale alla base di questo; la struttura interna compatta di materiale duro resiste alla forza di taglio dell'utensile di lavorazione.
- La rigidità della macchina CNC
La capacità e la rigidità della macchina CNC influiscono anche sulla lavorabilità del pezzo. La facilità con cui un pezzo può essere lavorato dipende dalla rigidità della macchina. La rigidità della macchina include quanto sono strette le viti, il meccanismo di bloccaggio, la qualità del cuscinetto, il peso e la durezza della macchina.
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Come misurare la lavorabilità di un materiale?
La lavorabilità è un carattere materiale molto complicato che si basa su diversi fattori ed è difficile da quantificare in numeri. Inoltre, la lavorabilità dello stesso pezzo può essere diversa in base a il tipo di lavorazione, come fresatura, tornitura, foratura e così via.
Un indice di lavorabilità è un approccio popolare per quantificare la lavorabilità dei materiali. Viene utilizzato nella produzione per confrontare la lavorabilità di diversi materiali.
Indice di lavorabilità (I, %) = Vi/Vs × 100
Vi rappresenta la velocità di taglio del metallo per un tempo specificato e Vs rappresenta la velocità di taglio dell'acciaio standard per un tempo limitato (Che cos'è l'indice di lavorabilità? Criteri considerati nella valutazione della lavorabilità? 2018).
La quantificazione relativa della lavorabilità del materiale avviene variando solo la velocità di taglio. Tutte le altre variabili, come il materiale dell'utensile, la geometria e la velocità di avanzamento, rimangono invariate. Se sei interessato a scoprire l'indice di lavorabilità di qualsiasi materiale, esiste un calcolatore dell'indice di lavorabilità online.
Lavorabilità di alcuni popolari materiali CNC (Zeng, 2007)
Come aumentare la lavorabilità dei materiali?
Il miglioramento della lavorabilità comporta l'alterazione delle proprietà fisiche e meccaniche fisse per renderlo più lavorabile rispetto allo stato normale.
Esistono tre modi principali per aumentare la lavorabilità: aggiunta di additivi, trattamento termico e controllo delle variabili operative.
| Inclusione di additivi | La miscelazione di additivi come piombo e zolfo nel materiale lo rende più adatto al taglio. |
| Trattamento termico | Il trattamento termico è uno dei modi principali per personalizzare le proprietà meccaniche di metalli e leghe. Ad esempio, la ricottura (riscaldamento seguito da raffreddamento lento) riduce la durezza e rende il materiale più malleabile, il che facilita il processo di lavorazione. |
| Controllo delle variabili operative | Diverse variabili operative influenzano la lavorabilità CNC del pezzo. Questi fattori devono essere controllati in modo favorevole per aumentare la lavorabilità. I fattori operativi includono il materiale dell'utensile, la velocità di taglio, la velocità di avanzamento e l'angolo. |
Lavorabilità di alcuni materiali CNC popolari
Migliori materiale comune nei progetti di lavorazione CNC include acciaio, alluminio, rame, termoplastico, compositi e plastica. Parliamo della lavorabilità di questi materiali.
- Acciaio
La lavorabilità dell'acciaio dipende dal contenuto di carbonio poiché è direttamente associato alla durezza dell'acciaio. L'acciaio ad alto tenore di carbonio è difficile da lavorare e richiede utensili in metallo duro molto rigidi. Tuttavia, gli acciai a basso contenuto di carbonio sono ancora difficili perché aderiscono agli utensili da taglio.
- Acciaio inossidabile
L'acciaio inossidabile non è facile da lavorare con macchine a controllo numerico. La durezza e la gommosità lo rendono impegnativo. L'idea migliore per renderlo altamente lavorabile è un leggero indurimento con trattamento termico.
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- Alluminio
Dal alluminio e sue leghe hanno una durezza inferiore rispetto all'acciaio, sono altamente lavorabili con lavorazioni CNC. Per un risultato di qualità si consigliano velocità di taglio elevate con spoglia e angoli di scarico ampi.
- Rame
Il rame mostra un'elevata lavorabilità rispetto all'acciaio e inferiore all'alluminio. Può essere lavorato con precisione con CNC con velocità di taglio media.
- Plastica
Le materie plastiche non hanno molta tenacità, ma l'effetto termico rende difficile la lavorazione con la tecnologia CNC. Il calore generato durante la lavorazione può fondere localmente la plastica, riducendo la durata dell'utensile.
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- compositi
compositi hanno la minima lavorabilità a causa della loro scarsa conducibilità termica e rigidità. La lavorazione CNC dei compositi richiede utensili speciali e un'attenzione particolare per le operazioni.
Conclusione
La lavorabilità è la facilità o la difficoltà di manipolare il materiale nella forma desiderata mediante un approccio di produzione sottrattiva. È uno dei fattori importanti da considerare prima di lanciarsi in qualsiasi operazione di lavorazione CNC. È essenziale fissare le variabili di lavorazione CNC, come velocità di taglio, profondità di taglio, velocità di avanzamento e meccanismo di bloccaggio, seguendo il livello di lavorabilità del pezzo per ottenere il miglior risultato.
Analizzare la funzionalità del pezzo in base alla lavorabilità della materia prima è un processo piuttosto complicato. Ci sono diversi fattori da considerare per ottimizzare la lavorabilità e ottenere un risultato accurato, ma non preoccuparti! Boda è il principale fornitore di servizi di produzione su richiesta per Progetti di lavorazione CNC. Consideriamo la lavorabilità e altri vari fattori nella creazione di parti accurate e di qualità per te.
FAQ
Cosa si intende per lavorabilità?
La lavorabilità di qualsiasi materiale si riferisce alla facilità con cui può essere modellato nella forma richiesta mediante operazioni di lavorazione.
Quali proprietà di un materiale influenzano la sua lavorabilità?
Diverse variabili influenzano la lavorabilità di un materiale, come durezza, resistenza meccanica, elasticità, conducibilità termica e incrudimento. Le altre variabili includono le condizioni operative, il materiale dell'utensile e il tipo di operazione di lavorazione.
Come posso aumentare la lavorabilità di qualsiasi materiale?
È possibile aumentare la lavorabilità di un materiale aggiungendo altri composti, come piombo e zolfo. Inoltre, il trattamento termico e l'ottimizzazione delle variabili operative sono gli altri due approcci.
In che modo la lavorabilità del materiale e la lavorazione CNC sono correlate?
Mentre i materiali a bassa lavorabilità sono difficili da lavorare e richiedono diverse considerazioni per la lavorazione CNC, i materiali ad alta lavorabilità sono facilmente compatibili e creano parti accurate.
Bibliografia
(Nd). VELOCITÀ E AVANZAMENTI. da https://mae.ufl.edu/.
(2018). Cos'è l'indice di lavorabilità? Criteri considerati nella valutazione della lavorabilità? da https://www.mecholic.com/.
Zeng, J. (2007). DETERMINAZIONE DELLA LAVORABILITÀ E DELLE PROPRIETÀ DI TAGLIO ABRASIVE NEL TAGLIO AWJ. STUDIO SEMANTICO.