Обработка металла с ЧПУ против пластика: ключевые различия

В деталях, обработанных на станках с ЧПУ, всегда есть выбор материала, который напрямую зависит от проекта и требований к дизайну. Поскольку мы собираемся обсудить обработку металлов и пластмасс, наше внимание будет сосредоточено на характеристиках обоих материалов и проблемах при обработке пластмасс и металлов.

При создании деталей необходимо подобрать соответствующий материал. Замена деталей, которые ранее были изготовлены из металла, на пластиковые, может привести к повышению качества продукции и увеличению производительности. Металл хорош? Или лучше выбрать смолу? Для того чтобы сделать правильный выбор, необходимо разобраться в особенностях каждого материала.

Понимая свойства материалов, вы можете выбрать материалы, которые соответствуют требованиям детали и являются экономически эффективными.

Несмотря на то, что обычно называют металлы и пластмассы, их свойства сильно различаются в зависимости от материала.

Обработка металла и пластика

За последние десятилетия технологии в индустрии пластмасс продвинулись вперед, и было разработано множество пластиковых материалов с превосходной термостойкостью и долговечностью. Высокотермостойкие инженерные пластики и супертехнические пластики теперь могут использоваться в качестве заменителей высокотемпературных деталей, например, деталей двигателей, что раньше было возможно только из металла.

Хотя основная концепция обработки на станках с ЧПУ остается прежней, при работе с различными материалами необходимо учитывать некоторые ключевые моменты:

• Инструментальное: Для металлов и пластмасс необходимы разные режущие инструменты из-за их разных свойств. Для обработки металлов требуются более прочные и долговечные инструменты, способные выдерживать более высокие силы резания.
• Скорость обработки и подача: Скорость и скорость подачи, с которыми работает станок с ЧПУ, также будут регулироваться в зависимости от твердости материала. Чем тверже материал, тем медленнее будут скорость и подача. Например, при обработке стали требуется более низкая скорость и подача по сравнению с алюминием. Вообще говоря, металлические материалы требуют более низкой скорости и подачи по сравнению с пластиками. За исключением некоторых суперинженерных пластиков, таких как FR4 или конструкционных пластиков с волокном, они даже тверже, чем обычный металл, поэтому для обработки такого типа пластикового материала требуется более медленная скорость и подача.
• Охлаждение и смазка: Механическая обработка может выделять тепло, и, в зависимости от материала, для предотвращения деформации или плавления могут использоваться методы охлаждения, такие как жидкости или туман.

Материалы: металлы против пластика

Фундаментальные свойства пластика и металла сильно различаются. Если вы имеете примерное представление о свойствах пластика и металла, подобрать материал будет проще. Мы объясним характеристики пластика и металлов по отдельности, а также различия в методах обработки.

доля

Если обычный пластик равен 1, алюминий в 2–3 раза тяжелее, а железо и медь – в 8–9 раз тяжелее.

Свойства пластиковых материалов, которые легче металлов, полезны, например, для снижения веса автомобилей и повышения топливной эффективности.

Электрическая проводимость

Сталь проводит электричество, а пластик практически нет, что делает его пригодным для изготовления изоляционных деталей. С другой стороны, пластик легко заряжается электричеством и поэтому притягивает пыль.

Кроме того, некоторые пластики называются «проводящими пластиками», которые проводят электричество.

Термостойкость

Смолы общего назначения имеют меньшую термостойкость, чем металлы. Поэтому, вообще говоря, он не пригоден для использования в качестве деталей, используемых в высокотемпературных средах, например, в автомобильных двигателях. Однако по мере развития инженерных пластиков все больше и больше инженерных пластиков, таких как PEEK, PBS плюс волокно, можно использовать в качестве высокотемпературных деталей двигателей и заменять металлом.

Ударопрочность

Как правило, металл имеет более высокую ударопрочность, чем пластик. Однако существуют также пластмассовые материалы, прочность которых увеличена за счет добавления таких материалов, как стекловолокно. В качестве материала для автомобильных бамперов также используются высокоударопрочные пластмассы.

Химическая устойчивость

За исключением некоторых типов, металлы подвержены окислению и ржавчине. С другой стороны, пластмассы чувствительны к органическим растворителям, но есть виды, обладающие высокой химической стойкостью. Даже если металлические детали требуют защиты от ржавчины, пластмассы не нуждаются в защите от ржавчины, поскольку они не ржавеют.

Высокая степень свободы формы.

Смолы общего назначения имеют низкую температуру плавления, поэтому их легче формовать, чем металлы.

Кроме того, он обладает характеристиками, подходящими для массового производства, и может снизить затраты на производство продукции.

Однако подходящая форма и производительность различаются в зависимости от метода формования, поэтому важно выбрать метод формования, который подходит для изготавливаемой детали.

Легкость окрашивания

И смолу, и металл можно покрыть покрытием или покрасить, но пластику можно придать цветное состояние, смешав с материалом красители. Подходит для массового производства деталей одного цвета.

Стабильность размеров

По сравнению с металлами пластмассы более чувствительны к изменениям температуры, поэтому чем выше температура, тем больше изменяются их свойства, такие как жесткость.

Цена

Смолы общего назначения часто доступны по более низким ценам, чем металлы. С другой стороны, высокопроизводительные пластмассы, такие как конструкционные пластики, часто дороже металлов.

Процесс обработки металла и пластмасс

Процесс обработки с ЧПУ включает в себя три основных метода обработки металлов и пластмасс:

1. Фрезерование
2. Бурение
3. Поворот

Фрезерование

фрезерные с ЧПУ основан на вращательном движении фрезы, которая движется по поверхности обрабатываемого материала и разрезает его. При этом заготовка остается неподвижной. Фрезерные станки, в отличие от токарных станков, работают преимущественно на плоских поверхностях. Работа ведется с помощью многоточечной фрезы, которая за счет отделения ненужных слоев заготовки придает ей нужные размеры, форму или структуру.  

Бурение

Сверление на станке с ЧПУ возможно благодаря использованию специальных типов сверл, но не только это. ЧПУ бурение иногда для этой цели использует фрезерные или токарные станки. Все зависит от типа рабочего материала и типа отверстия, которое мы хотим, а точнее нужно получить.

Благодаря возможности предельно точного позиционирования сверла в любой плоскости можно проделать практически любой тип отверстия с точно заданной глубиной и диаметром.

Поворот

Токарный станок с ЧПУ метод механической обработки, заключающийся в уменьшении диаметра объекта и придании ему цилиндрической или конической формы. Этот процесс осуществляется с использованием режущего инструмента. Заготовка зажимается на приспособлении, а затем подвергается постоянному высокоскоростному вращению. Режущий инструмент перемещается навстречу ему, чтобы обеспечить необходимое усилие подачи. Он движется по прямой, разрезая последующие слои.

Можно ли использовать один и тот же станок для обработки металлов и пластмасс?

---

Да, в большинстве сценариев мы можем использовать одни и те же машины, но есть несколько важных факторов, которые следует учитывать, например:

Особенности материала

Наряду с фрезерованием, сверлением и точением существуют некоторые дополнительные факторы, которые следует учитывать при обработке металлов и пластмасс. Есть:

1. Параметры резки
2. Стратегии охлаждения
3. Выбор инструмента

Параметры резки

Параметры резки определяют скорость подачи и скорости работы станка с ЧПУ. Вообще говоря, из-за твердых свойств металлические материалы требуют более низкой скорости и скорости подачи по сравнению с пластиками. Это поможет свести к минимуму износ инструмента и чрезмерное выделение тепла в процессе обработки.

Стратегии охлаждения

Для поддержания срока службы инструмента и целостности детали крайне важно контролировать температуру во время процесса обработки. Поэтому выбор охлаждающей жидкости здесь играет решающую роль.

Заливное охлаждение: Это обычная практика, когда в зоне резания используется большой объем СОЖ. Это помогает значительно рассеивать тепло.

Туманное охлаждение: Для обработки пластмасс предпочтительнее использовать метод охлаждения туманом. В этом методе мы используем меньшее количество охлаждающей жидкости для контроля температуры.

Выбор инструмента

Какой вид режущий инструмент лучше всего резать металл и пластик? Это еще один важный момент, который следует учитывать. Поскольку металлы прочные, им нужны более износостойкие инструменты, например твердосплавные. С другой стороны, для обработки пластмасс мы можем использовать инструменты из стали или с алмазным покрытием.

Уровни сложности: металлы против пластмасс

Существует общее мнение, что обработка металла более сложна по сравнению с пластиком, но пластик труднее обрабатывать. Это связано с прецизионными допусками, которые довольно сложно контролировать. Причина в том, что существует внутреннее напряжение от самого пластика; в результате склонны к деформации и растрескиванию, что в конечном итоге приводит к выходу продукта за пределы допуска или выбраковке.

Чтобы решить эту проблему, инженерам необходимо больше опыта в обработке пластика, чтобы они могли управлять каждой операционной деталью. Инженеры Boyi Technology имеют более чем 10-летний опыт работы с пластмассами. Они прекрасно знают, как хорошо контролировать процесс и создавать уникальные и высококачественные пластиковые детали для наших клиентов. 

Большая сложность:

Хотя металлы, как правило, тверже, обработка пластмасс может быть очень сложной задачей из-за их свойств. Вот почему:

• Чувствительность к теплу: Пластмассы имеют более низкую температуру плавления по сравнению с металлами. Небольшое повышение температуры может деформировать детали.
• Различные свойства материала: Чтобы получить наилучшие результаты, крайне важно выбрать лучший пластиковый материал. Это поможет вам сделать идеальную деталь, не оставив никаких проблем.

Проблемы точности в металлах и пластмассах:

Очень сложно поддерживать жесткие допуски для пластмасс по сравнению с металлами в процессе обработки на станках с ЧПУ. Это связано с двумя основными причинами:

1. Деформация материала
2. Эффекты обработки

Ограниченная доступность:

Не все компании, занимающиеся механической обработкой с ЧПУ, обеспечивают обработку пластмасс с ЧПУ из-за отсутствия технического опыта.

Потребности в постобработке:

Пластиковые детали требуют ручной обработки, которая требует навыков и технологий для достижения оптимальных результатов. С другой стороны, металлы являются легкими материалами для отделки поверхности. В процессе резки на деталях возможны небольшие заусенцы. Эти заусенцы удаляются с помощью техники ручной отделки.

Более подробную информацию о том, что такое удаление заусенцев, см. этот ресурс.

Области применения Обработка металла и пластика на станке с ЧПУ

Особенность	Обработка металлов	Обработка пластика
Типичные области применения	Детали двигателя (поршни, клапана) Аэрокосмические детали (компоненты крыла, шасси) Медицинские имплантаты	Прототипы и мелкосерийные детали Потребительские (телефоны, ноутбуки) Медицинское оборудование
Подчеркнутые свойства материала	Прочный и термостойкий	Небольшой вес
Основные методы обработки	Фрезерование, сверление, токарная обработка	Фрезерование, Сверление
Параметры резки	Более низкие скорости, более низкие скорости подачи	Более высокие скорости, более высокие скорости подачи
Стратегии охлаждения	Заливное охлаждение (высокий расход охлаждающей жидкости) обычное Для стали высокой твердости используйте воздушное охлаждение из соображений эффективности и стоимости.	Туманное охлаждение Заливное охлаждение (высокий расход охлаждающей жидкости)
Выбор инструмента	Карбид, Быстрорежущая сталь	Высококачественная сталь, алмазное покрытие.
Трудность	Более сложной	Трудно из-за чувствительности к теплу.
Допуски точности	Легче получить жесткие допуски	Сложность в жестких допусках
Постобработка	Меньше ручной отделки	Часто требуется удаление заусенцев и очистка.

Вывод

Однако в последнее время появились полимерные материалы, такие как конструкционные пластики и супертехнические пластики, которые обладают превосходной термостойкостью и долговечностью. Смола также используется для деталей, которые подвергаются воздействию высоких температур, и прогрессирует замена металла.

Теперь можно использовать заменители металла для деталей систем двигателя, таких как автомобильные силовые агрегаты, трансмиссии и системы терморегулирования, которые ранее считались невозможными для замены.

Технология точной обработки Boyi

Бойи Технология — ведущая компания, предлагающая универсальные решения для металлов и пластмасс. Обработка с ЧПУ. Мы располагаем современными станками с ЧПУ для фрезерных и токарных операций. Кроме того, благодаря использованию 5-осевых станков мы можем эффективно изготавливать сложные детали с более высокой точностью.

В то же время у нас есть опытный персонал с многолетним опытом работы в сфере литье под давлением. Нет необходимости что-либо передавать на аутсорсинг; от дизайна до отделка поверхности мы предоставим вам все в кратчайшие сроки.

Часто задаваемые вопросы

---

Метки: Руководство по обработке с ЧПУ