W współczesnej produkcji wartość tokarki CNC wyraźnie ujawnia się w jej zdolności do pracy z różnorodnymi materiałami. Niezależnie od tego, czy zajmujesz się częściami samochodowymi, silnikami nowych źródeł energii, czy skomplikowanymi komponentami z różnych branż, zrozumienie materiałów, które może przetwarzać tokarka CNC, pomoże w planowaniu produkcji i uniknięciu kosztownych błędów. Wielkość zakresu możliwych do obróbki materiałów jest większa, niż wielu ludzi sądzi, obejmując nie tylko powszechne metale i stopy specjalne, ale także niemetale. Aby lepiej zrozumieć rodzaje materiałów odpowiednich do tokarek CNC, przyjrzymy się najpopularniejszym z nich oraz sposobom ich obróbki w celu uzyskania optymalnych wyników.
Najczęściej stosowanym materiałem w tokarkach CNC są metale ze względu na ich wytrzymałość i uniwersalność. Najpowszechniejszymi metalami do obróbki są stal, aluminium i miedź, a każdy z nich nadaje się do konkretnych zadań dzięki swoim unikalnym właściwościom.
Stal cechuje się trwałością. Spośród różnych rodzajów stali, takich jak stal węglowa i stal stopowa, najczęściej stosowana jest stal węglowa. Jest odporna i tania, co czyni ją idealną do produkcji typowych elementów, takich jak: przekładnie, wały, a nawet bębny hamulcowe pojazdów użytkowych. Tokarki CNC doskonale radzą sobie ze stalą węglową, osiągając wymiary kształtów o tolerancji zbliżonej do 0,01 mm. Inne odmiany stali stopowych, zawierające pierwiastki takie jak: chrom czy nikiel, są bardziej wytrzymałe. Są przeznaczone do elementów pracujących w warunkach dużego ciśnienia i intensywnego zużycia, np. do hydraulicznych układów. Tokarki CNC nie przecinają stali stopowej przypadkowo – dobierają odpowiedni rodzaj cięcia w zależności od typu stali, aby zagwarantować, że materiał nie zostanie uszkodzony.
Tokarki CNC świetnie nadają się również do obróbki aluminium, szczególnie w zastosowaniach związanych z sektorem nowych energii. Lekkość aluminium czyni je idealnym materiałem na obudowy silników i inne komponenty pojazdów napędzanych alternatywnymi źródłami energii. Jego stosowanie jest kluczowe dla efektywności energetycznej, ponieważ przyczynia się do zwiększenia zasięgu pojazdów. Aluminium jest zazwyczaj miększe niż większość stopów nieżelaznych, co pozwala na wyższe prędkości obrotowe wrzeciona, a tym samym skraca czas cyklu obróbczego. Na przykład tokarka CNC używana do produkcji obudów silników aluminiowych może jednocześnie formować zewnętrzną osłonę i wykonywać niezbędne otwory, eliminując konieczność dodatkowych operacji. Z tych powodów producenci stosują tokarki CNC przy wytwarzaniu komponentów aluminiowych.
Podobnie jak w przypadku obróbki CNC, tokarki CNC dobrze nadają się do obróbki miedzi i jej stopów (mosiądzu i brązu). Jest to szczególnie przydatne w produkcji łączników elektrycznych i termicznych oraz wymienników ciepła wykonanych z miedzi. Elementy dekoracyjne i niektóre typy zaworów mogą być wykonywane z mosiądzu, czyli stopu miedzi i cynku. Jego dobry wykończenie powierzchni to dodatkowy atut. Fakt, że te komponenty są kowalne, stanowi dodatkową zaletę, ponieważ mogą wytrzymać proces cięcia bez pęknięć. Ponadto dokładność tokarki CNC ma ogromne znaczenie, ponieważ elementy miedziane muszą mieć ścisłe tolerancje względem innych części w systemie elektrycznym.
Oprócz metali, tokarki CNC mogą przetwarzać różne materiały niemetaliczne. Jest to ważne dla branż koncentrujących się na komponentach niemetalicznych, które są lżejsze i bardziej odporne na korozję. Główne materiały niemetaliczne to plastiki, drewno i grafit.
Pomiędzy wieloma przydatnymi niemetalowymi materiałami plastiki są powszechnie stosowane ze względu na swoją lekkość, niską cenę oraz dostępność w różnych typach. Niektóre z tworzyw sztucznych, które można przetwarzać na tokarkach CNC, to ABS, PP i nylon. ABS jest używany do produkcji elementów takich jak plastikowe przekładnie i obudowy małych urządzeń dzięki swojej wytrzymałości i odporności na uderzenia. PP stosuje się do wytwarzania elastycznych rur i pojemników odpornych na działanie chemikaliów. Tokarki CNC wymagają większej ostrożności w doborze prędkości podczas pracy z plastikami. Wynika to z faktu, że ciepło generowane podczas szybkiego cięcia może stopić lub odkształcić tworzywo sztuczne. Jednak przy odpowiednich ustawieniach tokarki CNC mogą wytwarzać precyzyjne i gładkie elementy plastikowe spełniające wymagane specyfikacje projektowe. Przykładem jest zastosowanie tokarek CNC do produkcji plastikowych elementów łącznych w sprzęcie do nowych źródeł energii, zapewniających szczelne połączenie.
Można by pomyśleć, że drewno to nietypowy materiał dla tokarki CNC, ale jest idealny do wyrobu elementów niestandardowych lub ozdobnych. Dąb i klon to jedne z najlepszych gatunków drewna twardego, ponieważ są stabilne i gładkie. Tokarki CNC mogą wytwarzać drewniane elementy, takie jak uchwyty narzędzi, poręcze czy nawet nogi do stołów. Tokarki CNC są bardzo precyzyjne, więc wszystkie elementy są jednorodne, co ma kluczowe znaczenie przy produkcji masowej. W porównaniu z tradycyjnym toczeniem drewna, tokarka CNC może szybciej wytwarzać identyczne drewniane detale, ponieważ nie męczy się.
Grafit dobrze nadaje się do obróbki na tokarkach CNC, szczególnie w przemyśle fotowoltaicznym. Grafit stopnia fotowoltaicznego jest używany do produkcji rur prowadzących, których wewnętrzne ścianki muszą być gładkie, aby kontrolować stopiony krzem i utrzymać pole termiczne. Te rury mają średnicę 300–500 mm i długość 400–600 mm – wymiary, z którymi tokarki CNC radzą sobie bez problemu. Są zaprojektowane tak, by wykonywać powolne i precyzyjne cięcia, zapobiegając pękaniu kruchego grafitu, co skutkuje uzyskaniem rury o dokładnie wymaganej gładkości niezbędnej dla urządzeń solarnych. Dlatego większość producentów w sektorze fotowoltaicznym używa tokarek CNC do obróbki komponentów z grafitu.
W przypadku wytwarzania wysokiej jakości i przemysłu lotniczego, gdzie standard branżowy jest nadal uważany za konwencjonalny, wymagane są bardziej specjalistyczne materiały. Dzieje się tak, ponieważ te gałęzie przemysłu muszą stosować materiały o gatunkach, które wytrzymują warunki ekstremalne. Mimo że wymagane jest bardziej staranne przygotowanie, zaawansowane tokarki CNC świetnie radzą sobie z tymi szczególnie trudnymi materiałami.
Stopy tytanu są bardzo wytrzymałe, lekkie i odporne na korozję. Są idealne do produkcji elementów lotniczych, takich jak łączniki samolotowe i komponenty silników. Jedynym problemem z tytanem jest jego duża twardość, przez co jego obróbka może być trudna. W przypadku elementów lotniczych z tytanu tokarki CNC muszą być wyposażone w specjalne narzędzia tnące ze stali szybkotnącej i pracować z niższymi prędkościami, aby ani narzędzie, ani tytan nie uległy przegrzaniu. Nawet przy tych ustawieniach tokarka CNC może wytwarzać precyzyjne części spełniające rygorystyczne wymagania branży lotniczej. Przykładem może być produkcja śrub tytanowych do samolotów. Tokarka CNC osiąga tolerancję 0,005 mm, wymaganą dla tych śrub.
Oprócz wymienionych, tokarki CNC są również wykorzystywane do niestandardowej obróbki stopów o wysokiej temperaturze, takich jak Inconel, Hastelloy lub inne specjalne stopy, które charakteryzują się doskonałymi właściwościami wytrzymałościowymi w temperaturach powyżej 1000°C. Stopy te są stosowane przy produkcji komponentów do silników odrzutowych lub elektrowni. Główną trudnością podczas obróbki takich stopów jest ich duża twardość, nadmierne wydzielanie ciepła podczas cięcia oraz szybkie tępienie narzędzi tnących. Tokarka CNC wyposażona jest w wymienniki ciepła i wykorzystuje narzędzia z nadzwyczaj twardych materiałów, takich jak azotek boru w postaci sześciennej (CBN). Niektórzy operatorzy tokarek CNC oferują niestandardowe systemy tokarek CNC przeznaczone specjalnie do obróbki tych stopów. Takie niestandardowe projektowanie dotyczy wszystkich komponentów systemów, aby zapewnić płynną obróbkę stopów. Tego rodzaju indywidualne podejście inżynierskie pozwala producentom na precyzyjną obróbkę stopów o wysokiej temperaturze bez kompromitowania jakości procesu.
Zrozumienie materiałów, które można przetwarzać na tokarce CNC, to już połowa sukcesu. Należy również ustawić odpowiednie parametry i dobrać odpowiednie narzędzia tnące do wybranego materiału. Niektóre konkretne kroki mogą przynieść pożądane wyniki.
Wybrane narzędzie tnące musi odpowiadać materiałowi, który jest obrabiany. W przypadku narzędzi węglikowych (odpornych i odpowiednich do obróbki większości metali, w tym stali i aluminium oraz innych stopów), skutecznie działają one na metalach. Do cięcia niemetali (w tym tworzyw sztucznych i drewna) należy stosować narzędzia ze stali szybkotnącej (HSS), które są ostrzejsze i mniej narażone na uszkodzenie obrabianego materiału. Dla trudnych stopów (np. tytanu) wybieraj narzędzia z CBN lub powlekane diamentem, które potrafią ciąć i są odporne na ścieranie. Wybór niewłaściwego narzędzia może uszkodzić przedmiot obrabiany i stopniowo zniszczyć tokarkę CNC.
Na koniec należy odpowiednio dostosować ustawienia prędkości i posuwu tokarki CNC do materiału, który jest obrabiany. Posuw tokarki CNC odnosi się do prędkości i siły, z jaką narzędzie oddziałuje na materiał podczas cięcia, a prędkość dotyczy szybkości, z jaką materiał się obraca. Niższe prędkości cięcia stosuje się tylko dla miękkich metali, takich jak aluminium, gdzie wyższe prędkości są bardziej efektywne (gładki wykończenie) i produktywne (szybsze cięcie), natomiast wyższe prędkości stosuje się przy twardych metalach, takich jak tytan. Dla aluminium prędkość tokarki CNC wynosi 2000 RPM, a dla tytanu 500 RPM.
Następnym krokiem jest przygotowanie materiałów przed użyciem. W przypadku metali, takich jak stal i miedź, obejmuje to czyszczenie brudu, rdzy oraz innych zanieczyszczeń. Zanieczyszczenia mogą uszkodzić narzędzia tokarskie CNC i prowadzić do nieregularnego cięcia. W przypadku niemetali, takich jak grafit, maszyna działa lepiej, gdy materiał ma już odpowiednie wymiary. To minimalizuje czas cięcia i zwiększa wydajność. Dla niektórych materiałów, takich jak stal stopowa, może być wymagane obróbka cieplna, aby ułatwić cięcie. Te kroki pomagają zagwarantować, że tokarka CNC będzie działała wydajnie i produkowała wysokiej jakości komponenty.
EN
