Nykyajan valmistuksessa CNC-jyrsinkoneen kyky käsitellä laajaa materiaalivalikoimaa osoittaa selvästi sen arvon. Olipa kyseessä autoteollisuuden osat, uusiutuvan energian moottorit tai monimutkaiset komponentit eri aloilta, CNC-jyrsinkoneen kykymateriaalien ymmärtäminen auttaa tuotannon suunnittelussa ja kalliiden virheiden välttämisessä. Käsiteltävien materiaalien kirjo on laajempi kuin useimmat ajattelevat, ja se vaihtelee tavallisista metalleista ja erikoisvalujeista ei-metalleihin saakka. Tarkastellaan paremman ymmärryksen saamiseksi joitakin yleisimmistä materiaaleista ja tapoja työstää niitä optimaalisilla tuloksilla.
CNC-jyrsinkoneisiin käytetään eniten metalleja niiden lujuuden ja monikäyttöisyyden vuoksi. Yleisimmät jalostettavat metallit ovat teräs, alumiini ja kupari, ja jokainen soveltuu tiettyihin töihin kunkin ainutlaatuisten ominaisuuksien vuoksi.
Terästä tunnetaan sen kestävyydestä. Erilaisten teräslajien joukossa, kuten hiiliteräksestä ja seosteräksestä, hiiliterästä käytetään eniten. Se on kovaa ja edullista, mikä tekee siitä ideaalin tavallisten osien, kuten hammaspyörien, akselien ja jopa kaupallisten ajoneuvojen jarrutumpin, valmistukseen. CNC-jyrsinkoneet toimivat erinomaisesti hiiliteräksellä, saavuttaen muotoihin työstettyjä onteloita, joiden mitat ovat tarkkuudeltaan lähellä 0,01 mm toleranssia. Muut seosteräksen muodot, jotka sisältävät alkuaineita, kuten kromia tai nikkeleitä, ovat vahvempia. Niitä käytetään komponenteissa, kuten hydraulijärjestelmissä, joita kohtaa äärimmäistä painetta ja kulumista. CNC-jyrsinkoneet eivät leikkaa seosterästä satunnaisesti, vaan ne valitsevat leikkauksen tyypin sen mukaan, mikä sopii kyseisen teräslajin kanssa varmistaakseen, ettei materiaalia vahingoitu.
CNC-jyrsinkoneet toimivat erinomaisesti myös alumiinilla, erityisesti uuden energian alan sovelluksissa. Alumiinin keveä paino tekee siitä täydellisen materiaalin sähkömoottorien koteloihin ja muihin komponentteihin uusissa energiakäyttöisissä ajoneuvoissa. Koska se on olennaisen tärkeää energiatehokkuuden kannalta, mikä auttaa parantamaan ajoneuvojen kantavuutta. Alumiini on myös yleensä pehmeämpää kuin useimmat muut epäjalkametalliseokset, mikä mahdollistaa korkeammat karan kierrosluvut ja siten lyhyemmät sykliajat. Esimerkiksi alumiinimoottorien koteloiden valmistukseen käytettävä CNC-jyrsinkone voi muodostaa ulkokoteloita ja porata tarvittavat reiät samanaikaisesti, mikä poistaa tarpeen lisätoimenpiteille. Juuri näistä syistä valmistajat käyttävät edelleen CNC-jyrsinkoneita alumiinikomponenttien valmistuksessa.
Kuten CNC-jyrsinnässä, myös CNC-kääntökoneet toimivat hyvin kuparin ja kupariseosten (messinki ja pronssi) kanssa. Tämä on erityisen kätevää sähköisten ja lämpöön liittyvien kytkentäosien sekä kuprilla valmistettujen lämmönvaihdinten osalta. Sisustusosia ja tiettyjä venttiililajeja voidaan valmistaa messingistä, joka on kuparin ja sinkin seos. Sen hyvä pintalaatu on lisäbonuksena. Se että nämä komponentit ovat muovattavia, on vielä yksi etu, sillä ne kestävät leikkausprosessin halkeamatta. Lisäksi CNC-kääntökoneen tarkkuudella on suuri merkitys, koska kuparikomponenttien on oltava tiukkojen toleranssien mukaisia muiden sähköjärjestelmän osien kanssa.
Metallien ohella CNC-kääntökoneet voivat käsitellä erilaisia ei-metallisia materiaaleja. Tämä on arvokasta sellaisille teollisuuden aloille, jotka keskittyvät kevyempiin ja korroosiosiirtymättömämpään komponentteihin. Tärkeimmät ei-metalliset materiaalit ovat muovit, puu ja grafiitti.
Monien hyödyllisten ei-metallisten materiaalien joukossa muovit ovat laajalti käytettyjä, koska ne ovat kevyitä, edullisia ja saatavilla monissa eri tyypeissä. Joidenkin muovien, kuten ABS-, PP- ja nylonmateriaalien, käsittelyyn voidaan käyttää CNC-jyrsimiä. ABS:ää käytetään osissa, kuten muovipyöreissä ja pienten laitteiden koteloinneissa, sen sitkeyden ja iskunkestävyyden vuoksi. PP:tä käytetään joustaviin ja kemikaalikestäviin putkiin ja säiliöihin. CNC-jyrsimillä on oltava varovaisempi nopeudessa, kun työstetään muoveja. Syynä on se, että nopeasta leikkuusta syntyvä lämpö saattaa sulattaa tai vääristää muovia. Kuitenkin oikeilla asetuksilla CNC-jyrsimet voivat valmistaa tarkkoja ja sileitä muoviosia, jotka täyttävät halutut suunnitteluvaatimukset. Esimerkiksi CNC-jyrsimiä käytetään muovikierreosien valmistamiseen uusiutuvan energian laitteisiin tiiviin tiivisteen varmistamiseksi.
Voitaisiin ajatella, että puu olisi outo materiaali CNC-kääntöpyörälle, mutta se on täydellinen räätälöityjen tai koristeellisten osien valmistukseen. Tammipuu ja vaahterapuu ovat joitakin parhaista kovapuulajeista, koska ne ovat stabiileja ja sileitä. CNC-työstökoneet voivat valmistaa puuosia, kuten räätälöityjä työkalukahvoja, kaiteita tai jopa puisia pöytien jalkoja. CNC-työstökoneet ovat erittäin tarkkoja, joten kaikki osat ovat yhtenäisiä, mikä on ratkaisevan tärkeää massatuotannossa. Puun käsityöstön sijaan CNC-vaaka voi tuottaa samanlaisia puuosia nopeammin, koska se ei väsyy.
Grafiittia käsitellään hyvin CNC-jyrsimillä, erityisesti fotovoltaisessa (aurinkoenergia) teollisuudessa. Fotovoltaalaista laatua olevaa grafiittia käytetään ohjausputkien valmistukseen, joiden sisäseinien täytyy olla sileät ohjaamaan piinisulaa ja ylläpitämään lämpökenttää. Nämä putket ovat halkaisijaltaan 300–500 mm ja pituudeltaan 400–600 mm – mitat, joissa CNC-jyrsimet selviytyvät helposti. Ne on suunniteltu tekemään hitaita ja tasaisia leikkauksia estämällä haurasta grafiittia murtumasta, mikä johtaa putkeen, jolla on tarkka sileys, joka vaaditaan aurinkolaitteissa. Siksi useimmat valmistajat fotovoltaalialalla käyttävät CNC-jyrsimiä grafiittikomponenttien valmistukseen.
Korkean tason valmistuksessa ja avaruusteknologiassa, joissa alan standardi pidetään edelleen tavanomaisena, tarvittavat materiaalit ovat erikoistuneempia. Syynä on, että näiden alojen on käytettävä luokkamateriaaleja, jotka kestävät heikentyneitä olosuhteita. Vaikka vaativampi asennus on tarpeen, kehittyneet CNC-jyrsinkoneet selviytyvät hyvin jopa äärimmäisen kovista materiaaleista.
Titaanilejeeringit ovat erittäin kestäviä, kevyitä ja korroosionkestäviä. Tämä tekee niistä ideaalin materiaalin ilmailuteollisuuden osiin, kuten lentokoneiden kiinnikkeisiin ja moottorikomponentteihin. Ainoa ongelma titaanin kanssa on sen suuri kovuus, joka vaikeuttaa leikkaamista. Titaaniosien käsittelyssä CNC-jyrsimissä on käytettävä tiettyjä karbiditeräleikkureita ja niiden on toimittava hitaammilla nopeuksilla, jotta sekä työkalu että titaani säilyvät liialtakuumenematta. Näillä säädöilläkin CNC-jyrsin pystyy valmistamaan tarkkoja osia ilmailualan tiukkojen vaatimusten mukaisesti. Esimerkki tästä on lentokoneiden titaaniruuvien valmistus. CNC-jyrsin saavuttaa 0,005 mm:n toleranssin, joka ruuveille vaaditaan.
Lisäksi mainittujen lisäksi CNC-jyrsimisiä käytetään myös korkean lämpötilan seosten, kuten Inconelin, Hastelloyn tai muiden erikoisseosten, räätälöityyn käsittelyyn. Näillä seoksilla on erinomaiset korkean lämpötilan lujuusominaisuudet yli 1000 °C:n lämpötiloissa. Näitä seoksia käytetään suihkumoottorien tai voimalaitosten komponenttien valmistuksessa. Näiden seosten käsittelyn pääasiallinen vaikeus johtuu siitä, että ne ovat erittäin kovia, tuottavat leikatessa runsaasti lämpöä ja tylsistävät leikkuutyökalut nopeasti. CNC-jyrsin varustetaan lämmönvaihtimilla ja käyttää erittäin kovista materiaaleista, kuten kuutiomuotoisesta boorinitridistä (CBN), valmistettuja työkaluja. Jotkut CNC-jyrsimen käyttäjät tarjoavat räätälöityjä CNC-jyrsinjärjestelmiä näiden seosten konepitoon. Tällainen räätälöinti kohdistuu järjestelmän kaikkiin osiin, jotta seosten konepito sujuisi tasaisesti. Tämäntyyppinen räätälöinti mahdollistaa valmistajille korkealämpötilaisten seosten konepinnan laadun säilyttämisen ilman kompromisseja.
Materiaalien tunteminen, joita voidaan käsitellä CNC-jyrsimessä, on puoli taistelua. Sinun on myös asetettava oikeat parametrit ja hankittava sopivat leikkuutyökalut valitulle materiaalille. Joidenkin toimenpiteiden toteuttaminen saattaa tuottaa halutun tuloksen.
Valitun leikkuutyökalun on vastattava leikattavaa materiaalia. Karbidityökaluilla (jotka ovat kestäviä ja soveltuvat useimpien metallien, kuten teräksen ja alumiinin sekä muiden seosten, leikkaamiseen) saavutetaan hyviä tuloksia metalleilla. Epämetallien (kuten muovin ja puun) leikkaamiseen käytetään korkean nopeuden terästyökaluja (HSS), jotka ovat terävämpiä ja vähemmän alttiita vahingoittamaan leikattavaa materiaalia. Keskittyneitä seoksia (kuten titaania) varten valitse CBN- tai timanttipäällysteiset työkalut, jotka pystyvät leikkaamaan ja ovat kulutuksenvastaisia. Väärän työkalun valinta vahingoittaa työkappaletta ja hitaasti myös CNC-jyrsintäkonetta.
Lopuksi CNC-koneen leikkuun syötön ja nopeuden asetukset on myös säädettävä käytettävän materiaalin mukaan. CNC-jyrsimen syöttönopeus viittaa työkalun leikatessa materiaaliin kohdistamaan nopeuteen ja voimaan, ja nopeus tarkoittaa myös sitä, millä vauhdilla materiaalia pyöritetään. Matalammat leikkuunopeudet sopivat vain pehmeämpien metallien, kuten alumiinin, käsittelyyn, kun taas korkeammat nopeudet ovat tehokkaampia (sileämpi pintakäsittely) ja tuottavampia (nopeampi leikkaus). Alumiinille CNC-jyrsimen pyörimisnopeus on 2000 kierrosta minuutissa (RPM), ja titaanille se on 500 kierrosta minuutissa.
Seuraava vaihe on materiaalien valmistelu käyttöä varten. Metalleille, kuten teräkselle ja kuparille, tämä sisältää lika-, ruostepesun ja muiden epäpuhtauksien poiston. Epäpuhtaudet voivat vahingoittaa CNC-jyrsinkoneiden työkaluja ja aiheuttaa epäsäännöllisiä leikkaustuloksia. Epämetalleille, kuten grafiitille, kone toimii paremmin, kun materiaali on jo oikean kokoinen. Tämä minimoi leikkausajan ja parantaa tehokkuutta. Tietyille materiaaleille, kuten seosteräkselle, saattaa vaadita lämpökäsittelyä leikattavuuden helpottamiseksi. Nämä vaiheet auttavat varmistamaan, että CNC-jyrsinkone toimii tehokkaasti ja tuottaa laadukkaita osia.
EN
