V moderním průmyslu se schopnost CNC soustruhu pracovat s různými materiály rozhodně vyplácí. Ať již pracujete s automobilovými díly, motory nové energie nebo složitými komponenty v různých odvětvích, znalost materiálů, které je možné na CNC soustruhu zpracovat, pomůže při plánování výroby a předejití nákladných chyb. Škála možných materiálů je širší, než si většina lidí uvědomuje, a zahrnuje běžné kovy a speciální slitiny až po nekovové materiály. Abychom lépe porozuměli typům materiálů vhodných pro CNC soustruhy, podívejme se na nejběžnější materiály a na to, jak s nimi pracovat pro dosažení optimálních výsledků.
Nejčastěji používanými materiály pro CNC soustružnické stroje jsou kovy, a to díky jejich pevnosti a univerzalitě. Nejběžnějšími kovy ke zpracování jsou ocel, hliník a měď, přičemž každý je vhodný pro konkrétní úkoly díky svým jedinečným vlastnostem.
Ocel je známá svou odolností. Mezi různými typy oceli, jako je uhlíková ocel a legovaná ocel, je nejvíce používána uhlíková ocel. Je odolná a levná, což ji činí ideální pro běžné součásti, jako jsou ozubená kola, hřídele a dokonce i brzdové bubny nákladních vozidel. CNC soustružnické stroje pracují s uhlíkovou ocelí výborně a dosahují prázdných prostor ve tvaru obrobku s přesností až na tolerance 0,01 mm. Jiné formy legované oceli, které obsahují prvky jako chrom nebo nikl, jsou pevnější. Jsou určeny pro součásti, jako jsou hydraulické komponenty, které jsou vystaveny extrémnímu tlaku a opotřebení. CNC soustružnické stroje neřežou legovanou ocel náhodně, ale vybírají vhodný typ řezu podle druhu oceli, aby bylo zajištěno, že nebude poškozena.
Soustruhy CNC fungují velmi dobře také s hliníkem, zejména pro aplikace v odvětví nových zdrojů energie. Lehkost hliníku jej činí ideálním pro motorové skříně a další komponenty vozidel na nové zdroje energie. Je klíčový pro energetickou účinnost, protože pomáhá zvyšovat dojezd vozidel. Hliník je také obecně měkčí než většina neželezných slitin, což umožňuje vyšší otáčky vřetena a tím i kratší cyklové časy. Například soustruh CNC použitý na výrobu skříní hliníkových motorů dokáže najednou vytvořit vnější kryt a vyvrtat potřebné díry, čímž eliminuje potřebu dodatečných operací. Z těchto důvodů výrobci používají soustruhy CNC pro výrobu hliníkových komponent.
Stejně jako u CNC obrábění i CNC soustruhy dobře zpracovávají měď a slitiny mědi (mosaz a bronz). To je obzvláště výhodné pro elektrické a tepelné konektory a výměníky tepla vyrobené z mědi. Dekorační díly a určité typy ventilů lze vyrobit z mosazi, což je slitina mědi a zinku. Její dobrý povrchový úprava je další výhodou. Skutečnost, že tyto komponenty jsou kujné, je dalším přínosem, protože mohou odolat procesu řezání bez praskání. Navíc je velký význam přesnosti CNC soustruhu, protože měděné komponenty musí být s ostatními díly elektrického systému v těsných tolerancích.
Kromě kovů mohou CNC soustruhy zpracovávat různé nekovové materiály. To je cenné pro průmysl zaměřený na nekovové komponenty, které jsou lehčí a odolnější proti korozi. Hlavními nekovovými materiály jsou plasty, dřevo a grafit.
Mezi mnoha užitečnými nekovovými materiály jsou plasty široce používány, protože jsou lehké, levné a dostupné v různých typech. Mezi plasty, které lze zpracovávat na soustruzích CNC, patří ABS, PP a nylon. ABS se používá pro komponenty, jako jsou plastová ozubená kola a skříně malých zařízení, díky své odolnosti a odolnosti proti nárazu. PP se používá pro pružné potrubí a nádoby odolné vůči chemikáliím. Při práci s plasty je třeba u strojů CNC soustružení dávat větší pozor na rychlost. Důvodem je, že teplo vznikající při rychlém řezání může plast roztavit nebo deformovat. S vhodnými nastaveními však stroje CNC dokážou vyrábět přesné a hladké plastové díly, které splňují požadované konstrukční specifikace. Například se stroje CNC používají při výrobě plastových tvarovek pro zařízení nové energie, aby bylo zajištěno těsné spojení.
Možná by se vám mohlo zdát, že dřevo je neobvyklý materiál pro soustruh CNC, ale je ideální pro výrobu výrobních nebo dekorativních kusů. Dub a javor patří mezi nejlepší druhy tvrdého dřeva, protože jsou stabilní a hladké. CNC soustruhy mohou vyrábět dřevěné součásti, jako jsou například nářadí s ručními úchyty, zábradlí nebo dokonce dřevěné nohy od stolů. CNC soustruhy jsou velmi přesné, takže jsou všechny kusy stejné, což je rozhodující pro sériovou výrobu. Na rozdíl od manuálního soustružení dřeva může CNC soustruh vyrobit identické dřevěné kusy rychleji, protože se neunaví.
Grafit se dobře zpracovává na soustruzích CNC, zejména v odvětví fotovoltaiky (solární energie). Grafitem třídy pro fotovoltaiku se vyrábí vodící trubice, jejichž vnitřní stěny musí být hladké, aby bylo možné kontrolovat taveninu křemíku a udržet tepelné pole. Průměr těchto trubic je 300–500 mm a délka 400–600 mm – rozměry, které soustruhy CNC snadno zvládnou. Jsou navrženy tak, aby prováděly pomalé a rovnoměrné řezání, čímž se zabrání lámání křehkého grafitu a výsledkem je trubice s přesnou hladkostí povrchu vyžadovanou pro solární zařízení. Proto většina výrobců ve fotovoltaickém odvětví používá soustruhy CNC pro výrobu grafitových komponent.
U vysokotřídní výroby a leteckého průmyslu, kde je stále považován za běžný průmyslový standard, jsou vyžadovány specializovanější materiály. Důvodem je potřeba používat materiály třídy, které vydrží náročné podmínky. I když je nutné pečlivější nastavení, pokročilé CNC soustruhy jsou více než schopné zvládnout tyto extrémně tvrdé materiály.
Titanové slitiny jsou velmi pevné, lehké a odolné proti korozi. To je ideální pro letecké díly, jako jsou letadlové spojovací prvky a součásti motorů. Jediným problémem u titanu je jeho velká tvrdost, což řezání ztěžuje. Pro titanové letecké díly musí mít CNC soustruhy specifické karbidové řezné nástroje a pracovat pomalejšími otáčkami, aby nedošlo k přehřátí ani nástroje, ani titanu. I přes tyto úpravy však CNC soustruh dokáže vyrábět přesné díly splňující přísné požadavky leteckého průmyslu. Příkladem je výroba titanových letadlových šroubů. CNC soustruh dosahuje tolerance 0,005 mm, která je pro tyto šrouby vyžadována.
Kromě dříve zmíněných se CNC soustruhy používají také pro speciální zpracování slitin odolných proti vysokým teplotám, jako jsou Inconel, Hastelloy nebo jiné speciální slitiny, které vykazují vynikající pevnost při vysokých teplotách nad 1000 °C. Tyto slitiny se používají při výrobě komponent letadlových motorů nebo elektráren. Hlavní obtíž při zpracování těchto slitin spočívá v jejich velké tvrdosti, nadměrném vzniku tepla během řezání a rychlém opotřebení řezných nástrojů. CNC soustruh je vybaven výměníky tepla a používá nástroje z extrémně tvrdých materiálů, jako je krychlový nitrid bóru (CBN). Někteří provozovatelé CNC soustruhů nabízejí na míru navržené systémy CNC soustruhů pro obrábění těchto slitin. Toto individuální inženýrské řešení zahrnuje všechny komponenty systémů, aby bylo zajištěno hladké obrábění slitin. Takové specializované inženýrství umožňuje výrobcům zpracovávat slitiny s vysokou teplotou tavení bez kompromitace kvality obrábění.
Porozumění materiálům, které lze zpracovávat na CNC soustruhu, je již polovina úspěchu. Musíte také nastavit správné parametry a získat vhodné řezné nástroje pro vybraný materiál. Některé konkrétní kroky mohou vést k požadovaným výsledkům.
Vybraný řezný nástroj musí odpovídat materiálu, který se obrábí. U tvrdokovových řezných nástrojů (které jsou odolné a vhodné pro obrábění většiny kovů, včetně oceli a hliníku a dalších slitin) dobře fungují při práci s kovy. Pro řezání nekovů (včetně plastů a dřeva) použijte nástroje z rychlořezných ocelí (HSS), které jsou ostřejší a méně pravděpodobné, že poškodí obráběný materiál. U tvrdých slitin (např. titanu) vyberte nástroje z CBN nebo diamantově potažené, které dokáží řezat a jsou odolné proti opotřebení. Použití nesprávného nástroje poškodí obrobek a postupně ničí CNC soustruh.
Nakonec je třeba nastavit rychlost a posuv CNC podle obráběného materiálu. Posuv u soustružnického CNC stroje označuje rychlost a sílu, kterou nástroj působí na materiál při řezání, zatímco rychlost označuje, jak rychle se materiál otáčí. Nižší řezné rychlosti jsou vhodné pouze pro měkčí kovy, jako je hliník, kde vyšší rychlosti jsou efektivnější (hladký povrch) a produktivnější (rychlejší řezání), zatímco vyšší rychlosti se používají u tvrdších kovů, jako je titan. U hliníku činí rychlost otáčení CNC soustruhu 2000 ot/min a u titanu 500 ot/min.
Dalším krokem je příprava materiálů před použitím. U kovů, jako je ocel a měď, se to týká čištění od nečistot, rezaviny a jiných nečistot. Nečistoty mohou poškozovat nástroje soustružnického CNC stroje a způsobit nerovnoměrné řezání. U nekovů, jako je grafit, pracuje stroj lépe, pokud je materiál již na požadovanou velikost. To minimalizuje dobu řezání a zvyšuje efektivitu. U určitých materiálů, jako je legovaná ocel, může být vyžadováno tepelné zpracování, aby bylo řezání jednodušší. Tyto kroky pomáhají zajistit, že soustružnický CNC stroj bude efektivně pracovat a vyrábět kvalitní díly.
EN
