Στη σύγχρονη παραγωγή, η δυνατότητα ενός τόρνου CNC να επεξεργάζεται μια ποικιλία υλικών αποδεικνύει σίγουρα την αξία του. Είτε ασχολείστε με αυτοκινητοβιομηχανικά εξαρτήματα, είτε με κινητήρες νέας ενέργειας ή με περίπλοκα εξαρτήματα σε διάφορους κλάδους, η κατανόηση των υλικών που μπορεί να επεξεργαστεί ένας τόρνος CNC θα βοηθήσει στον σχεδιασμό της παραγωγής και στην αποφυγή ακριβών λαθών. Η ποικιλία των υλικών που μπορούν να επεξεργαστούν είναι ευρύτερη από ό,τι πολλοί νομίζουν, και περιλαμβάνει κοινά μέταλλα και ειδικές κράματα, αλλά και μη μεταλλικά υλικά. Για να κατανοήσουμε καλύτερα τα είδη υλικών που είναι κατάλληλα για τους τόρνους CNC, ας εξετάσουμε μερικά από τα πιο συνηθισμένα υλικά και τον τρόπο με τον οποίο επεξεργάζονται για βέλτιστα αποτελέσματα.
Τα πιο συνηθισμένα υλικά για τους τόρνους CNC είναι τα μέταλλα, λόγω της αντοχής και της πολυχρηστίας τους. Τα πιο συνηθισμένα μέταλλα που επεξεργάζονται είναι το χάλυβας, το αλουμίνιο και το χαλκός, και το καθένα είναι κατάλληλο για συγκεκριμένες εργασίες λόγω των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών του.
Το χάλυβας είναι γνωστός για την ανθεκτικότητά του. Ανάμεσα στα διάφορα είδη χάλυβα, όπως ο ανθρακούχος χάλυβας και ο κραματούχος χάλυβας, ο ανθρακούχος χάλυβας είναι ο πιο χρησιμοποιούμενος. Είναι ανθεκτικός και φθηνός, γεγονός που τον καθιστά ιδανικό για συνήθη εξαρτήματα όπως: γρανάζια, άξονες και ακόμη και τα τύμπανα φρένων εμπορικών οχημάτων. Οι εργαλειομηχανές CNC λειαντήρες λειτουργούν εξαιρετικά με ανθρακούχο χάλυβα, επιτυγχάνοντας κοιλότητες στα σχήματα που πρόκειται να κατασκευαστούν, με ακρίβεια που πλησιάζει την ανοχή των 0,01 mm. Άλλες μορφές κραματούχου χάλυβα, οι οποίες περιέχουν στοιχεία όπως: χρώμιο ή νικέλιο, είναι πιο ανθεκτικές. Προορίζονται για εξαρτήματα όπως: υδραυλικά συστήματα, τα οποία υπόκεινται σε ακραίες πιέσεις και φθορά. Οι εργαλειομηχανές CNC λειαντήρες δεν κόβουν τυχαία τον κραματούχο χάλυβα, αλλά επιλέγουν τον κατάλληλο τύπο κοπής για κάθε είδος χάλυβα, ώστε να διασφαλιστεί ότι δεν θα υποστεί βλάβη.
Οι εργαλειομηχανές CNC λειτουργούν εξίσου καλά με αλουμίνιο, ιδιαίτερα για εφαρμογές στον τομέα της νέας ενέργειας. Οι ελαφριές ιδιότητες του αλουμινίου το καθιστούν ιδανικό για κελύφη κινητήρων και άλλα εξαρτήματα οχημάτων νέας ενέργειας. Είναι απαραίτητο για την ενεργειακή απόδοση, καθώς βοηθά στην αύξηση της εμβέλειας των οχημάτων. Το αλουμίνιο είναι επίσης συνήθως πιο μαλακό από τα περισσότερα μη σιδηρούχα κράματα, κάτι που επιτρέπει υψηλότερες ταχύτητες ατράκτου και συνεπώς μικρότερους χρόνους κύκλου. Για παράδειγμα, η εργαλειομηχανή CNC που χρησιμοποιείται για την κατασκευή κελυφών κινητήρων αλουμινίου μπορεί να δημιουργήσει το εξωτερικό περίβλημα και να διανοίξει τις απαιτούμενες τρύπες ταυτόχρονα, εξαλείφοντας την ανάγκη για δευτερεύουσες εργασίες. Για τους λόγους αυτούς, οι κατασκευαστές χρησιμοποιούν εργαλειομηχανές CNC για εξαρτήματα αλουμινίου.
Όπως και η κατεργασία CNC, οι τόρνοι CNC λειτουργούν εξίσου καλά με το χαλκό και τα κράματα χαλκού (ορείχαλκος και μπρούντζος). Αυτό είναι ιδιαίτερα χρήσιμο για ηλεκτρικούς και θερμικούς αγωγούς, καθώς και εναλλάκτες θερμότητας που κατασκευάζονται από χαλκό. Διακοσμητικά εξαρτήματα και ορισμένοι τύποι βαλβίδων μπορούν να κατασκευαστούν από ορείχαλκο, ένα κράμα χαλκού και ψευδαργύρου. Το λείο τελικό φινίρισμα της επιφάνειας αποτελεί επιπλέον πλεονέκτημα. Το γεγονός ότι αυτά τα εξαρτήματα είναι εύπλαστα αποτελεί ακόμη ένα πλεονέκτημα, καθώς αντέχουν στη διαδικασία κοπής χωρίς να ραγίζουν. Επιπλέον, η ακρίβεια του τόρνου CNC έχει μεγάλη σημασία, καθώς τα εξαρτήματα χαλκού πρέπει να έχουν αυστηρές ανοχές σε σχέση με άλλα εξαρτήματα μέσα στο ηλεκτρικό σύστημα.
Εκτός από τα μέταλλα, οι τόρνοι CNC μπορούν να επεξεργαστούν διάφορα μη-μεταλλικά υλικά. Αυτό είναι σημαντικό για βιομηχανίες που εστιάζουν σε μη-μεταλλικά εξαρτήματα, τα οποία είναι ελαφρύτερα και πιο ανθεκτικά στη διάβρωση. Τα κύρια μη-μεταλλικά υλικά είναι τα πλαστικά, το ξύλο και ο γραφίτης.
Μεταξύ πολλών χρήσιμων μη μεταλλικών υλικών, τα πλαστικά χρησιμοποιούνται ευρέως επειδή είναι ελαφριά, φθηνά και διατίθενται σε διάφορους τύπους. Κάποια από τα πλαστικά που μπορούν να επεξεργαστούν με τόρνους CNC είναι το ABS, το PP και το νάιλον. Το ABS χρησιμοποιείται για εξαρτήματα όπως πλαστικά γρανάζια και κελύφη μικρών συσκευών λόγω της ανθεκτικότητάς του και της αντοχής του στις κρούσεις. Το PP χρησιμοποιείται για εύκαμπτους και ανθεκτικούς σε χημικά σωλήνες και δοχεία. Οι τόρνοι CNC πρέπει να είναι πιο προσεκτικοί ως προς την ταχύτητα όταν εργάζονται με πλαστικά. Αυτό συμβαίνει επειδή η θερμότητα που παράγεται από το γρήγορο κόψιμο μπορεί να τήξει ή να παραμορφώσει το πλαστικό. Ωστόσο, με τις κατάλληλες ρυθμίσεις, οι τόρνοι CNC μπορούν να δημιουργήσουν ακριβή και λεία πλαστικά εξαρτήματα που πληρούν τις επιθυμητές προδιαγραφές σχεδίασης. Για παράδειγμα, οι τόρνοι CNC χρησιμοποιούνται στην κατασκευή πλαστικών εξαρτημάτων για εξοπλισμό νέων πηγών ενέργειας, ώστε να εξασφαλίζεται στεγανή σύνδεση.
Ίσως να σκέφτεστε ότι το ξύλο δεν είναι κατάλληλο υλικό για ένα τόρνο CNC, αλλά είναι ιδανικό για την παραγωγή προσαρμοσμένων ή διακοσμητικών εξαρτημάτων. Η βελανιδιά και το συκαμινιά είναι μερικά από τα καλύτερα είδη ξύλου καθώς είναι σταθερά και λεία. Οι τόρνοι CNC μπορούν να παράγουν ξύλινα εξαρτήματα όπως λαβές εργαλείων κατά παραγγελία, κάγκελα ή ακόμη και ξύλινα πόδια τραπεζιών. Οι τόρνοι CNC είναι εξαιρετικά ακριβείς, οπότε τα εξαρτήματα είναι όλα ομοιόμορφα, κάτι που είναι κρίσιμο για τη μαζική παραγωγή. Αντί για την παραδοσιακή ξυλοτόρνευση, ένας τόρνος CNC μπορεί να παράγει πανομοιότυπα ξύλινα εξαρτήματα γρηγορότερα, καθώς δεν κουράζεται.
Το γραφίτης χειρίζεται καλά σε εργαλειομηχανές CNC, ειδικά στη βιομηχανία φωτοβολταϊκών (ηλιακής ενέργειας). Ο γραφίτης φωτοβολταϊκής ποιότητας χρησιμοποιείται για την κατασκευή οδηγών σωλήνων, των οποίων οι εσωτερικοί τοίχοι πρέπει να είναι λείοι προκειμένου να ελέγχεται η τήξη του πυριτίου και να διατηρείται το θερμικό πεδίο. Αυτοί οι σωλήνες έχουν διάμετρο 300-500 mm και μήκος 400-600 mm — διαστάσεις που οι εργαλειομηχανές CNC μπορούν να αντιμετωπίσουν εύκολα. Σχεδιάζονται για να πραγματοποιούν αργές και σταθερές κοπές, ώστε να αποφεύγεται η θραύση του εύθραυστου γραφίτη, με αποτέλεσμα έναν σωλήνα με την ακριβή λειότητα που απαιτείται για τον ηλιακό εξοπλισμό. Ως εκ τούτου, οι περισσότεροι κατασκευαστές στον τομέα των φωτοβολταϊκών χρησιμοποιούν εργαλειομηχανές CNC για εξαρτήματα γραφίτη.
Για την υψηλής τεχνολογίας παραγωγή και την αεροδιαστημική, όπου το βιομηχανικό πρότυπο θεωρείται ακόμη συμβατικό, απαιτούνται ειδικότερα υλικά. Αυτό συμβαίνει επειδή αυτές οι βιομηχανίες πρέπει να χρησιμοποιούν υλικά ποιότητας που μπορούν να αντέξουν σε δύσκολες συνθήκες. Αν και απαιτείται πιο προσεκτική ρύθμιση, για αυτά τα εξαιρετικά ανθεκτικά υλικά, οι προηγμένες εγκάταστασης CNC είναι περισσότερο από ικανές.
Οι κράματα τιτανίου είναι εξαιρετικά ανθεκτικά, ελαφριά και ανθεκτικά στη διάβρωση. Αυτό τα καθιστά ιδανικά για εξαρτήματα αεροδιαστημικής, όπως συνδετικά εξαρτήματα αεροσκαφών και εξαρτήματα κινητήρων. Το μόνο πρόβλημα με τον τιτάνιο είναι ότι είναι πολύ σκληρός και η κοπή του μπορεί να αποδειχθεί δύσκολη. Για εξαρτήματα αεροδιαστημικής από τιτάνιο, οι CNC τόρνοι πρέπει να διαθέτουν συγκεκριμένα κοπτικά εργαλεία καρβιδίου και να λειτουργούν σε χαμηλότερες ταχύτητες, ώστε ούτε το εργαλείο ούτε ο τιτάνιος να υπερθερμανθούν. Ακόμα κι έτσι, ο CNC τόρνος μπορεί να κατασκευάζει ακριβή εξαρτήματα που πληρούν τις αυστηρές απαιτήσεις της αεροδιαστημικής. Ένα παράδειγμα αυτού είναι η παραγωγή βιδών τιτανίου για αεροσκάφη. Ο CNC τόρνος επιτυγχάνει ανοχή 0,005 mm, η οποία απαιτείται για τις βίδες.
Εκτός από αυτές που αναφέρθηκαν, οι ελικοπτερικές μηχανές CNC χρησιμοποιούνται επίσης για την προσαρμοσμένη επεξεργασία κραμάτων υψηλής θερμοκρασίας, όπως το Inconel, το Hastelloy ή άλλα ειδικά κράματα, τα οποία διαθέτουν εξαιρετικές ιδιότητες αντοχής σε υψηλές θερμοκρασίες, άνω των 1000°C. Τα κράματα αυτά χρησιμοποιούνται στην κατασκευή εξαρτημάτων για αεριωθούμενους κινητήρες ή εργοστάσια παραγωγής ενέργειας. Το κύριο πρόβλημα στην επεξεργασία τέτοιων κραμάτων έγκειται στο γεγονός ότι είναι πολύ σκληρά, παράγουν υπερβολική θερμότητα κατά το κόψιμο και φθείρουν γρήγορα τα εργαλεία κοπής. Η ελικοπτερική μηχανή CNC είναι εξοπλισμένη με εναλλάκτες θερμότητας και χρησιμοποιεί εργαλεία από υπερσκληρά υλικά, όπως το κυβικό νιτρίδιο βορίου (CBN). Ορισμένοι χειριστές ελικοπτερικών μηχανών CNC παρέχουν προσαρμοσμένα συστήματα ελικοπτερικών μηχανών CNC για την επεξεργασία αυτών των κραμάτων. Μια τέτοια προσαρμοσμένη μηχανική λύση αφορά όλα τα συστατικά των συστημάτων, ώστε να εξασφαλίζεται η ομαλή επεξεργασία των κραμάτων. Αυτού του είδους η προσαρμοσμένη μηχανική λύση επιτρέπει στους κατασκευαστές να επεξεργάζονται τα κράματα υψηλής θερμοκρασίας χωρίς να θυσιάζεται η ποιότητα της επεξεργασίας.
Η κατανόηση των υλικών που μπορούν να επεξεργαστούν σε μηχανή τόρνευσης CNC αποτελεί το μισό παιχνίδι. Χρειάζεται επίσης να ορίσετε τις σωστές παραμέτρους και να εξασφαλίσετε τα κατάλληλα κοπτικά εργαλεία για το επιλεγμένο υλικό. Ορισμένα πρακτικά βήματα μπορεί να δώσουν τα επιθυμητά αποτελέσματα.
Το επιλεγμένο κοπτικό εργαλείο σας πρέπει να ταιριάζει με το υλικό που κόβεται. Για κοπτικά εργαλεία καρβιδίου (που είναι ανθεκτικά και κατάλληλα για την κοπή των περισσότερων μετάλλων, όπως το Χάλυβα και το Αλουμίνιο, καθώς και άλλων κραμάτων), λειτουργούν αποτελεσματικά σε μέταλλα. Για την κοπή μη μετάλλων (όπως πλαστικό και ξύλο), χρησιμοποιήστε κοπτικά εργαλεία υψηλής ταχύτητας (HSS), τα οποία είναι πιο αιχμηρά και λιγότερο πιθανό να προκαλέσουν ζημιά στο υλικό που κόβεται. Για σκληρά κράματα (όπως το τιτάνιο), επιλέξτε εργαλεία CBN ή επικαλυμμένα με διαμάντι, τα οποία μπορούν να κόβουν και είναι ανθεκτικά στη φθορά. Η επιλογή λανθασμένου εργαλείου θα καταστρέψει το τεμάχιο και σταδιακά θα καταστρέψει τη μηχανή τόρνευσης CNC.
Τέλος, η ταχύτητα και οι ρυθμίσεις πρόωσης του CNC πρέπει επίσης να είναι προσαρμοσμένες στο υλικό που κόβεται. Ο ρυθμός πρόωσης του τόρνου CNC αναφέρεται στην ταχύτητα και τη δύναμη που εφαρμόζει το εργαλείο στο υλικό κατά την κοπή, ενώ η ταχύτητα αναφέρεται στον ρυθμό με τον οποίο περιστρέφεται το υλικό. Χαμηλότερες ταχύτητες κοπής λειτουργούν μόνο σε μαλακότερα μέταλλα όπως το αλουμίνιο, όπου υψηλότερες ταχύτητες είναι πιο αποδοτικές (λεία ολοκλήρωση) και πιο παραγωγικές (γρηγορότερη κοπή), ενώ υψηλότερες ταχύτητες λειτουργούν σε σκληρότερα μέταλλα όπως το τιτάνιο. Για εργασίες με αλουμίνιο, η ταχύτητα του τόρνου CNC είναι 2000 RPM και για εργασίες με τιτάνιο, είναι 500 RPM.
Το επόμενο βήμα είναι η προετοιμασία των υλικών πριν από τη χρήση. Για μέταλλα όπως το χάλυβας και το χαλκός, περιλαμβάνει τον καθαρισμό σκόνης, σκουριάς και άλλων ακαθαρσιών. Οι ακαθαρσίες μπορούν να βλάψουν τα εργαλεία του CNC τόρνου και να προκαλέσουν ακανόνιστες κοπές. Για μη μεταλλικά υλικά όπως ο γραφίτης, η μηχανή λειτουργεί καλύτερα όταν το υλικό έχει ήδη τις κατάλληλες διαστάσεις. Αυτό ελαχιστοποιεί τον χρόνο κοπής και αυξάνει την αποδοτικότητα. Ενδέχεται να απαιτείται θερμική επεξεργασία για ορισμένα υλικά, όπως τον κραματούχο χάλυβα, ώστε να διευκολυνθεί η κοπή. Αυτά τα βήματα βοηθούν στη διασφάλιση ότι ο τόρνος CNC λειτουργεί αποδοτικά και παράγει εξαρτήματα ποιότητας.
EN
