A modern gyártásban a CNC esztergagép különféle anyagokkal való munkavégzésre való képessége igazolja értékét. Akár járműipari alkatrészekkel, új energiájú motorokkal, akár összetett ipari komponensekkel dolgozik, fontos ismerni azokat az anyagokat, amelyeket egy CNC esztergagép meg tud dolgozni, hogy hatékony termelési tervezést végezhessen és elkerülje a költséges hibákat. Az anyagok választéka szélesebb, mint ahogy az általában gondolnák – tartalmazza a gyakori fémeket és speciális ötvözeteket, valamint nemfém anyagokat is. Ahhoz, hogy jobban megértsük, milyen anyagok alkalmasak CNC esztergákhoz, tekintsük át a leggyakrabban használt anyagokat és azt, hogyan kell ezekkel dolgozni a legjobb eredmény érdekében.
A CNC esztergagépek leggyakoribb munkadarabjai fémek, mivel azok erősek és sokoldalúan használhatók. A leggyakrabban megmunkált fémek a acél, az alumínium és a réz, amelyek mindegyike speciális feladatokra alkalmas a sajátos tulajdonságaik miatt.
Az acél tartósságáról ismert. A különböző acélfajták közül, mint például a széntartalmú acél és az ötvözött acél, a széntartalmú acél a leggyakrabban használt. Erős és olcsó, így ideális normál alkatrészekhez, mint például fogaskerekek, tengelyek, sőt kereskedelmi járművek fékdobjai. A CNC esztergagépek kiválóan dolgoznak széntartalmú acélon, olyan alakzatok üregesítését végzik, amelyek méretei közel állnak a 0,01 mm-es tűréshatárhoz. Másfajta ötvözött acélok, amelyek kromot vagy nikkel-t tartalmaznak, még erősebbek. Olyan alkatrészekhez készülnek, mint hidraulikus elemek, amelyek extrém nyomásnak és kopásnak vannak kitéve. A CNC esztergagépek nem véletlenszerűen vágják az ötvözött acélt, hanem a megfelelő vágási típust választják ki az acélfajtának megfelelően, hogy biztosítsák, ne sérüljön meg.
A CNC esztergagépek alumíniummal is kiválóan működnek, különösen a új energiaszektorban alkalmazott elemek gyártásánál. Az alumínium könnyűsége ideálissá teszi a motorházak és más alkatrészek előállítását az új energiaforrású járművek számára. Fontossága az energiahatékonyságban rejlik, hiszen hozzájárul a nagyobb hatótávolságú járművek fejlesztéséhez. Az alumínium általában lágyabb, mint a legtöbb nem vasalapú ötvözet, ami lehetővé teszi a magasabb orsógfordulatszámokat, így rövidebb ciklusidőket eredményez. Például a CNC esztergagép, amely alumínium motorházak készítésére használatos, egyszerre képes kialakítani a külső burkolatot és megfúrni a szükséges lyukakat, így elkerülhetők a másodlagos műveletek. Ezek az okok vezetnek ahhoz, hogy a gyártók éppen CNC esztergagépeket alkalmazzanak alumínium alkatrészek előállítására.
A CNC esztergákhoz hasonlóan a CNC megmunkáló központok jól alkalmazhatók rézzel és rézötvözetekkel (sárgaréz és bronz). Ez különösen előnyös az elektromos és hőmérsékleti csatlakozók, valamint a rézből készült hőcserélők esetében. Díszítőelemek és bizonyos típusú szelepek gyárthatók sárgarézből, amely egy réz és cink ötvözete. Jó felületi minősége további előnyt jelent. Az is előny, hogy ezek az anyagok alakíthatók, így a megmunkálás során nem repednek szét. Emellett kiemelkedő fontosságú a CNC eszterga pontossága, mivel a rézalkatrészeknek pontos illeszkedésűeknek kell lenniük más alkatrészekkel az elektromos rendszeren belül.
A fémek mellett a CNC esztergák különböző nemfémes anyagokat is feldolgozhatnak. Ez különösen értékes olyan iparágak számára, ahol könnyebb és korrózióállóbb nemfémes komponensek használatára helyezik a hangsúlyt. A legfontosabb nemfémes anyagok a műanyagok, a fa és a grafit.
A sok hasznos nem fémes anyag közül a műanyagokat széles körben alkalmazzák, mivel könnyűek, olcsók, és számosféle típusban elérhetők. A CNC esztergagépekkel megmunkálható műanyagok közé tartozik az ABS, a PP és a nylon. Az ABS-t plasztikus fogaskerekekhez és kisméretű készülékházakhoz használják, mivel ütésálló és szívós anyag. A PP-t rugalmas, kémiai anyagokkal szemben ellenálló csövekhez és edényekhez használják. A CNC esztergagépeknél óvatosabban kell bánni a sebességgel, amikor műanyagokat dolgoznak fel. Ennek oka, hogy a gyors vágás során keletkező hő olvaszthatja vagy torzíthatja a műanyagot. Ugyanakkor megfelelő beállítások mellett a CNC esztergagépek pontos és sima felületű műanyag alkatrészeket készíthetnek, amelyek megfelelnek a tervezett specifikációknak. Például CNC esztergagépeket használnak új energia berendezések műanyag szerelvényeinek gyártására, hogy biztosítsák a szoros illeszkedést.
Elképzelheti, hogy a fa furcsa anyag egy CNC marófordító géphez, de ideális választás egyedi vagy díszes darabok készítéséhez. A tölgy és a juhar néhány a legjobb keményfajta, mivel stabilak és simák. A CNC fordítókések olyan fadarabokat is előállíthatnak, mint például egyedi szerszámarkolatok, korlátok, vagy akár asztallábak is. A CNC fordítók nagyon pontosak, így az elkészült darabok egységesek, ami tömeggyártás esetén kritikus fontosságú. A hagyományos fafaragással szemben a CNC marógép gyorsabban képes azonos fadarabokat előállítani, mivel nem fárad el.
A grafitot jól lehet CNC esztergagépeken megmunkálni, különösen a fotovoltaikus (napelemes) iparban. A fotovoltaikus minőségű grafitból készülnek a vezetőcsövek, amelyek belső falának simának kell lennie a szilícium olvadék irányításához és a hőtér megtartásához. Ezek a csövek 300–500 mm átmérőjűek és 400–600 mm hosszúak – olyan méretek, amelyeket a CNC esztergagépek könnyedén kezelnek. Az eszközöket lassú, folyamatos vágásra tervezték, hogy megakadályozzák a törékeny grafit eltörését, így biztosítva a napelemes berendezésekhez szükséges pontos simaságú csövet. Ezért a fotovoltaikus szektor legtöbb gyártója CNC esztergagépeket használ grafit alkatrészek előállítására.
A magas színvonalú gyártás és az űripar olyan területei, ahol az iparági szabvány még mindig hagyományosnak számít, speciálisabb anyagokat igényelnek. Ennek az az oka, hogy ezen iparágaknak olyan minőségű anyagokra van szükségük, amelyek képesek ellenállni megterhelő körülményeknek. Bár ezeknél az extrém kemény anyagoknál gondosabb beállítás szükséges, a fejlett CNC esztergák ennél fogva több mint alkalmasak.
A titánötvözetek rendkívül erősek, könnyűek és korrózióállók. Ez ideális a repüléstechnikai alkatrészekhez, mint például repülőgép-csatlakozóelemek és motoralkatrészek. A titán egyetlen hátránya, hogy nagyon kemény, és megmunkálása nehézkes lehet. Titán repüléstechnikai alkatrészek esetén a CNC-forgácsoló gépeket speciális keményfém szerszámokkal kell ellátni, és lassabb fordulatszámon kell működtetni, hogy se a szerszám, se a titán ne melegedjen túl. Ezekkel a beállításokkal is a CNC-forgácsológép pontos alkatrészeket készíthet a repüléstechnikai szigorú követelményeinek megfelelően. Ennek egy példája a repülőgépek titán csavarjainak gyártása. A CNC-forgácsológép ekkor 0,005 mm-es tűrést ér el, amely a csavarokhoz szükséges.
A már említetteken túl a CNC esztergagépeket egyéni feldolgozásra is használják magas hőmérsékletű ötvözetekből, mint például az Inconel, Hastelloy vagy más speciális ötvözetek, amelyek mindegyike kiváló, 1000 °C feletti hőmérsékletállósággal rendelkezik. Ezeket az ötvözeteket sugárhajtóművek vagy erőművek alkatrészeinek gyártásához használják. Az ilyen ötvözetek megmunkálásának fő nehézsége abban rejlik, hogy nagyon kemények, vágás közben jelentős hőt fejlesztenek, és gyorsan elkopasztják a vágószerszámokat. A CNC esztergagép hőcserélőkkel van felszerelve, és ultra kemény anyagú szerszámokat használ, mint például kubikus bórnitrid (CBN). Egyes CNC esztergagép-gyártók testre szabott CNC esztergagép-rendszereket kínálnak ezeknek az ötvözeteknek a megmunkálásához. Az ilyen testreszabott tervezés a rendszer minden komponensét érinti, hogy biztosítsa az ötvözetek zavartalan megmunkálását. Ez a fajta testreszabott mérnöki megoldás lehetővé teszi a gyártók számára, hogy magnéziummal dolgozzák fel a magas hőmérsékletű ötvözeteket anélkül, hogy a megmunkálás minőségén csorbítanának.
Annak megértése, hogy milyen anyagok dolgozhatók fel CNC esztergagépen, már a feladat felénél jár. Emellett megfelelő paramétereket is be kell állítani, valamint az adott anyaghoz illő szerszámot kell választani. Néhány konkrét lépés elvégzése elérheti a kívánt eredményt.
A kiválasztott szerszámnak egyeznie kell az éppen megmunkálandó anyaggal. Karbid szerszámok (amelyek kemények, és alkalmasak a legtöbb fém, például acél és alumínium, valamint más ötvözetek megmunkálására) hatékonyan használhatók fémek esetén. Nemfém anyagok (például műanyag és fa) vágásához gyorsacél (HSS) szerszámokat használjon, amelyek élesebbek, és kevésbé sérülékenyek az anyag megrongálódásával szemben. Kemény ötvözetek (például titán) esetén CBN vagy gyémántbevonatos szerszámokat válasszon, amelyek képesek a vágásra, és ellenállók a kopásnak. A rossz szerszám kiválasztása megrongálja a munkadarabot, és fokozatosan tönkreteszi a CNC esztergagépet.
Végül a CNC gép sebességét és előtolását is az éppen megmunkálandó anyaghoz kell igazítani. A CNC esztergán az előtolás üteme a szerszám vágás közbeni sebességét és erősségét jelenti, a fordulatszám pedig azt, hogy milyen gyorsan forog az anyag. Alacsonyabb vágósebesség csak lágyabb fémeknél, például alumíniumnál alkalmazható, míg magasabb sebesség hatékonyabb (sima felületet eredményez) és termelékenyebb (gyorsabb vágás), keményebb fémeknél, például titánnál. Alumínium megmunkálásánál a CNC eszterga fordulatszáma 2000 fordulat/perc, titán esetén pedig 500 fordulat/perc.
A következő lépés az anyagok előkészítése használat előtt. Acél és rézhez hasonló fémek esetén ez magában foglalja a szennyeződések, rozsda és egyéb szennyezőanyagok eltávolítását. A szennyezőanyagok károsíthatják a CNC esztergagépek szerszámainak élettartamát, és pontatlan vágást eredményezhetnek. Nem fém anyagoknál, például grafitnál, a gép hatékonyabban működik, ha az anyag már előre méretezett. Ez csökkenti a vágási időt, és növeli a hatékonyságot. Bizonyos anyagokhoz, például ötvözött acélhoz, hőkezelésre is szükség lehet, hogy könnyebb legyen a megmunkálás. Ezek a lépések segítenek biztosítani, hogy a CNC esztergagép hatékonyan működjön, és minőségi alkatrészeket gyártsanak.
EN
