Обработка композитов с ЧПУ: все, что вам нужно знать

CNC-обработка композита

Обработка с ЧПУ становится все более популярной в обрабатывающей промышленности, поскольку она может обрабатывать широкий спектр материалов. CNC-обработка позволяет создавать точные детали из различных материалов по 3D-модели.

Некоторые типичные материалы в проектах обработки с ЧПУ включают металлы и сплавы, пластмассы и композиты. Если проанализировать тенденцию материалов, то после металла и пластика композиты являются наиболее распространенными материалами в проектах обработки с ЧПУ. Эта статья посвящена обработке композитов на станках с ЧПУ. Мы рассмотрим свойства композитов, условия для обработки композитов, области применения и многое другое.

Связанный: Общие материалы для обработки с ЧПУ

Что такое композиты?

Композиты представляют собой материалы, изготовленные из комбинации двух или более материалов с разными свойствами. Сочетание материалов с различными физическими и механическими свойствами создает новый материал с уникальными свойствами (Ngo, 2020).

Композит = основной материал (матрица) + волокно (армирующий материал)

Однако он также может содержать другие добавки и наполнители для настройки требуемых свойств и получения лучшего качества. чистота поверхности.

Композитно-углеродное волокно

Основная цель объединения различных видов металла связана с повышением прочности, жесткости, жаростойкости и других свойств.

Например, сочетание керамики с чугун увеличивает термостойкость и прочность, и новый материал, образованный комбинацией, будет превосходить исходный материал во многих аспектах.

Существует четыре типа композитов, которые часто используются при обработке с ЧПУ.

• Древесные композиты: Фанера
• Армированные пластики: углеродное волокно, стекловолокно, текстильное волокно и др.
• Композиты с металлической матрицей: непрерывные волокна, карбид кремния, графит и т. д.
• Композиты с керамической матрицей: глинозем, муллит или глинозем, кремнезем, кальций-глинозем и другие.

Каковы свойства композитов?

Композиты обладают устойчивостью к коррозии, высоким отношением прочности к весу, радиопрозрачностью, немагнитностью, простотой в обслуживании, долговечностью, уплотнением деталей, однородностью размеров, индивидуальной поверхностью и многими другими свойствами. Остановимся подробнее на существенных свойствах.

• Высокая механическая прочность

Если учесть вес композитов, то это слишком прочные материалы. Вы можете понять это на примере углеродного волокна, прочность которого в четыре раза выше, чем у мягкой стали. Однако прочность конкретных композитов сильно зависит от составляющих их материалов.

• Огнестойкость и антипирен

Керамика и другие близкие к ней композиционные материалы обладают высокой огнестойкостью. Добавки в композиты, такие как триоксид сурьмы, создают углекислый газ, когда начинается пожар, и останавливают его горение. Кроме того, они полезны для лечения после возгорания.

• Ударопрочность

Сочетание различных материалов делает композиты чрезвычайно устойчивыми к ударам и высоким ударным нагрузкам. Он может выдерживать быстрые удары по материалу без ущерба для механических свойств и разрушения.

• Химическая стойкость

Композит выдерживает воздействие различных кислот, щелочей и других химических веществ, а также обладает высокой устойчивостью к атмосферным воздействиям. В первую очередь это зависит от смолы, используемой в производственном процессе. В результате композиционные материалы используются для изготовления хранилищ химикатов, трубопроводов, воронок, воздуховодов, сосудов под давлением и кузовов автомобилей.

• Электрическая изоляция

Композиты являются отличными электрическими изоляторами, которые выдерживают электрическую энергию высокого напряжения без возгорания или незначительных повреждений. Если вы изучите области применения, то увидите, что в большинстве электроизоляционных материалов, используемых в системах отопления, включая печи, промышленное закалочное оборудование и многое другое, используются композиты.

Процесс обработки с ЧПУ с композитами

Обработка композитов с помощью станков с ЧПУ отличается от обработки металлов, сплавов и пластмасс. Армированные элементы делают его высокоабразивным. Кроме того, анизотропная и неоднородная структура является причиной трудностей обработки.

Поэтому крайне важно учитывать различные условия обработки, чтобы преобразовать 3D-модель в функциональные составные детали, не повреждая заготовку и режущие инструменты.

Обработка композитов с ЧПУ алмазными фрезами

1. Состав материалов

Свойства конкретного композита, в том числе обрабатываемость, зависят от составляющих его материалов, и вам необходимо знать эти составляющие перед обработкой композитной заготовки. Какой металл, пластик, керамика или добавки входят в состав композитов и каковы исходные свойства этих компонентов?

2. Инструментальный материал

Материал режущие инструменты влияет на продолжительность их жизни. Выбор подходящего материала инструмента важен, чтобы избежать физического повреждения заготовки и износа инструмента. Обычные инструменты из углеродистой стали или карбида могут обрабатывать композиты. Но их нужно часто менять, так как они будут страдать от большого количества износ и влияют на точность обработки.

Наилучший метод предотвращения таких проблем и обеспечения точности производства — использование инструментов с прожилками алмаза. Наконечники из поликристаллического алмаза (PCD) могут обеспечить качественные результаты при фрезеровании и токарной обработке композитных материалов.

3. Рассмотрим инструмент-геометрию

Свисание стружки с заготовкой — еще одна проблема при работе с композиционными материалами, которой можно избежать, применяя острые инструменты. Кроме того, инструменты с большими положительными передними углами могут эффективно делать четкие и чистые пропилы при наименьшем нагреве.

• Спиральные фрезы для обрезки.
• Концевые фрезы для обработки пазов и карманов.
• Алмазные сверла (с модифицированным шлицем) для сверления и снятия фасок.

4. Обеспечьте идеальное крепление инструмента

Держатель инструмента является еще одним важнейшим элементом обработки композитных материалов с ЧПУ для предотвращения риска выдергивания инструмента. Рекомендуется использовать гидравлический патрон с фиксирующей ручкой, которая уравновешивает обрабатывающий узел.

5. Используйте подходящие охлаждающие жидкости

Скрепление стружки с заготовкой довольно распространено при обработке композитов с помощью технологии ЧПУ. Стружка может накапливать тепло и повреждать инструменты, поэтому для решения этой проблемы необходимо использовать соответствующую охлаждающую жидкость.

Обычные хладагенты, такие как вода и масло, могут рассеивать тепло, но проблема в том, что они могут поглощать эти хладагенты и приводить к вздутию заготовки. Поэтому в качестве охлаждающей жидкости лучше всего применять смазку или пневматический пистолет. Другое решение – установка криогенных систем охлаждения вместе со станком с ЧПУ.

6. Отдайте предпочтение обычному фрезерованию

Для лучшей обработки и увеличения срока службы инструмента подавайте композитную заготовку в направлении вращения инструмента. обычное фрезерование. Это обеспечит максимальную глубину резания, использование полной длины канавки и сохранение стабильности.

Кроме того, убедитесь, что инструмент полностью входит в зацепление с заготовкой и не прогибается.

7. Скорость резания и скорость подачи

Обработка композитов может оказаться сложной задачей без подходящей скорости резания и подачи. Рекомендуется использовать высокую скорость резания и скорость подачи, чтобы сделать процесс более простым и эффективным.

• Скорость резания: от 550 до 760 м/мин или от 0.076 до 4.57 мм/зуб
• Скорость шпинделя: выше 15000 об/мин

Источник: (Обработка композитных материалов: 10 советов по увеличению срока службы инструмента и качества деталей, 2019 г.)

Кроме того, эти параметры должны быть изменены в зависимости от конкретного процесса обработки с ЧПУ и типа композита. Например, если композит слишком твердый, уменьшите скорость вращения шпинделя на треть, даже меньше, чем при сверлении.

Преимущества и недостатки обработки композитов с ЧПУ

Обработка композитов для создания функциональных деталей имеет различные преимущества. Его можно настроить в соответствии с требуемыми свойствами для конечного использования. Детали с сложная геометрия может быть создана по конкурентоспособным ценам с высокой точностью размеров.

Однако работа с композитами может быть сложной, поскольку требует специальных инструментов и различных условий обработки.

Применение обработки композитов с ЧПУ

Композитная деталь, обработанная на станке с ЧПУ

Вы знаете о преимуществах преобразования композитных материалов в функциональные детали и изделия, поскольку в этой статье мы уже рассмотрели различные свойства композитов.

Давайте углубимся в области применения композитной обработки с ЧПУ.

Подведение итогов

Композиты — это универсальные конструкционные материалы, которые обеспечивают гибкость конструкции и экономичность производства для различных Точная обработка с ЧПУ проекты. Различные типы композитов поддаются механической обработке и позволяют преобразовывать сложные 3D-модели в функциональные детали с помощью технологии ЧПУ. Он обладает исключительными свойствами и обеспечивает возможность настройки физических, механических и химических свойств в соответствии с конечным применением.

Точная обработка композитов включает в себя различные аспекты, такие как материал инструмента, геометрия инструмента, удерживание заготовки и многое другое. Выбор идеальных критериев обработки для вашего проекта может сбивать с толку. Но не волнуйтесь; ПролинТех может прояснить всю вашу неуверенность и обеспечить наилучший результат. У нас есть опытные инженеры, которые помогут вам найти лучшую геометрию и переменные для вашего проекта.

Прочитайте больше: Обработка цинка: сплавы, процессы и применение

Часто задаваемые вопросы

Какие композиты обычно используются в станках с ЧПУ?

Наиболее популярные композиты, используемые в станках с ЧПУ, включают композиты с металлической матрицей, углеродное волокно, керамику, армированные пластики, полимеры, армированные волокном, и стекловолокно.

Какие свойства делают композиты популярными конструкционными материалами?

Композиты — это популярный конструкционный материал, который обладает отличной механической прочностью, ударопрочностью, теплоизоляцией, электрической стойкостью, химической и атмосферостойкостью, огнестойкостью и многими другими свойствами.

Легко ли обрабатывать композиты на станке с ЧПУ?

Обработка композитов обычными инструментами и условиями обработки может быть сложной задачей, но это можно сделать, учитывая различные критерии. Лучше всего выбрать конкретный инструмент, геометрию, скорость резания, скорость подачи и идеальную охлаждающую жидкость.

Каковы применения обработки композитов с ЧПУ?

Композитные детали с ЧПУ применяются в автомобильной, аэрокосмической, строительной, морской, энергетической, нефтегазовой, электротехнической, электронной, спортивной, энергетической и многих других отраслях промышленности.

Библиография

1. (2019). Обработка композитных материалов: 10 советов по увеличению срока службы инструмента и качества деталей. SANDVIK Coromart, с сайта https://www.sandvik.coromant.com/.
2. Нго, Т. (2020). Введение в композитные материалы. ResearchGate.