I modern tillverkning visar en CNC-svarvs förmåga att arbeta med olika material verkligen sitt värde. Oavsett om du arbetar med bilkomponenter, motorer för ny energi eller komplexa delar inom olika branscher, så kommer kunskapen om vilka material en CNC-svarv kan bearbeta till nytta vid produktionsplanering och för att undvika kostsamma fel. Mångfalden av material som kan bearbetas är större än de flesta tror, och sträcker sig från vanliga metaller och speciallegeringar till icke-metalliska material. För att bättre förstå vilka material som är lämpliga för CNC-svarvar ska vi titta närmare på de vanligaste materialen och hur man arbetar med dem för bästa resultat.
De vanligaste materialen för CNC-svarvmaskiner är metaller på grund av deras hållfasthet och mångsidighet. De vanligaste metallerna att bearbeta är stål, aluminium och koppar, och varje metall är lämplig för specifika uppgifter på grund av de unika egenskaperna hos respektive metall.
Stål är känt för sin hållbarhet. Bland de olika typerna av stål, såsom: kolvete och legerat stål, är kolvete det mest använda. Det är tåligt och billigt, vilket gör det idealiskt för vanliga komponenter som: växlar, axlar och till och med bromstrummor för lastbilar. CNC-svarvmaskiner fungerar utmärkt på kolvete och uppnår tomrum i önskade former med mått som ligger nära toleransen på 0,01 mm. Andra former av legerat stål, som innehåller ämnen såsom: krom eller nickel, är starkare. De är avsedda för komponenter såsom: hydraulikdelar som utsätts för extremt högt tryck och slitage. CNC-svarvmaskiner skär inte legerat stål slumpmässigt, utan väljer vilken typ av snitt som är lämplig för stålsorten för att säkerställa att materialet inte skadas.
CNC-svarvmaskiner fungerar också utmärkt med aluminium, särskilt för tillämpningar inom ny energisektor. Aluminiums lättviktsegenskaper gör det perfekt för motorhöljen och andra komponenter till fordon med ny energi. Eftersom det är viktigt för energieffektivitet, vilket hjälper till att öka räckvidden för fordon. Aluminium är dessutom ofta mjukare än de flesta legeringar utan järn, vilket möjliggör högre spindeltal och därmed kortare cykeltider. Till exempel kan en CNC-svarvmaskin som används för att tillverka höljen till aluminiummotorer forma den yttre kappan och borra de nödvändiga hålen samtidigt, vilket eliminerar behovet av sekundära operationer. Det är därför tillverkare fortsätter att använda CNC-svarvmaskiner för aluminiumkomponenter.
Precis som vid CNC-bearbetning fungerar CNC-svarvmaskiner bra med koppar och kopparlegeringar (mässing och brons). Detta är särskilt praktiskt för elektriska och termiska kopplingar samt värmeväxlare gjorda av koppar. Dekorativa delar och vissa typer av ventiler kan tillverkas i mässing, vilket är en legering av koppar och zink. Dess goda ytfinish är en extra bonus. Att dessa komponenter är smidiga är en fördel eftersom de tål bearbetningen utan att spricka. Dessutom är noggrannheten hos CNC-svarvmaskinen av stor betydelse, eftersom kopparkomponenter måste ha strama toleranser mot andra delar i det elektriska systemet.
Förutom metaller kan CNC-svarvmaskiner bearbeta olika icke-metalliska material. Detta är värdefullt för industrier som fokuserar på icke-metalliska komponenter som är lättare och mer korrosionsbeständiga. De främsta icke-metalliska materialen är plaster, trä och grafit.
Bland många användbara icke-metalliska material används plaster brett eftersom de är lätta, billiga och finns tillgängliga i olika typer. Några av de plaster som kan bearbetas med CNC-svarvmaskiner är ABS, PP och nylon. ABS används för komponenter såsom plastväxlar och höljen för små enheter på grund av dess slagstyrka och stötfasthet. PP används för flexibla rör och behållare med god kemikaliemotstånd. CNC-svarvmaskiner måste vara försiktigare med hastigheten vid bearbetning av plaster. Det beror på att värme som genereras vid snabb skärning kan smälta eller vrida plastytan. Men med rätt inställningar kan CNC-svarvmaskiner tillverka exakta och släta plastdelar som uppfyller önskade designspecifikationer. Till exempel används CNC-svarvmaskiner för att tillverka plastförbindningar till utrustning för ny energi för att säkerställa en tät förslutning.
Du kanske tror att trä skulle vara ett udda material för en CNC-svarv, men det är idealiskt för tillverkning av anpassade eller dekorativa delar. Ek och lönn är några av de bästa hårdträden eftersom de är stabila och släta. CNC-svarvar kan producera trädelar som anpassade verktygshandtag, ledstångar eller till och med träben till bord. CNC-svarvar är mycket exakta så att delarna blir enhetliga, vilket är avgörande för massproduktion. Istället för manuell träslipning kan en CNC-svarv snabbare tillverka identiska trädelar eftersom den inte tröttnar.
Grafit hanteras väl på CNC-svarvmaskiner, särskilt inom fotovoltaikbranschen (solenergi). Fotovoltaikgradig grafit används för att tillverka ledningsrör, vars invändiga väggar måste vara släta för att styra kiselsmältan och bibehålla det termiska fältet. Dessa rör har en diameter på 300–500 mm och en längd på 400–600 mm – dimensioner som CNC-svarvmaskiner hanterar med lätthet. De är utformade för att göra långsamma och jämnstarka snitt för att förhindra att den spröda grafiten går sönder, vilket resulterar i ett rör med exakt den nödvändiga slätheten för solutrustning. Därför använder de flesta tillverkare inom fotovoltaiksektorn CNC-svarvmaskiner för grafitlekomponenter.
För högpresterande tillverkning och rymdindustri, där branschstandarden fortfarande anses konventionell, krävs mer specialiserade material. Detta beror på att dessa industrier måste använda material av grad som kan tåla komprometterade förhållanden. Även om en noggrannare inställning krävs är avancerade CNC-svarvmaskiner mer än kapabla att hantera dessa extrema hårda material.
Titanlegeringar är superstarka, lättviktiga och motståndskraftiga mot korrosion. Detta är idealiskt för flygindustrikomponenter som fästelement och motordelar. Det enda problemet med titan är att det är mycket hårt och att det kan vara en utmaning att skära. För titan komponenter till flygindustrin måste CNC-svarvar ha specifika hårda metallskärverktyg och köras i långsammare hastigheter så att varken verktyget eller titanhögtemperaturen ökar för mycket. Även med dessa justeringar kan CNC-svarven tillverka exakta delar enligt flygindustrins stränga krav. Ett exempel på detta är produktionen av titanbultar till flygplan. CNC-svarven uppnår en tolerans på 0,005 mm, vilket krävs för bultarna.
Förutom de nämnda används CNC-svarvmaskiner också för specialbearbetning av högtemperaturslegeringar såsom Inconel, Hastelloy eller andra särskilda legeringar som alla har utmärkta hållfasthetsegenskaper vid temperaturer över 1000°C. Dessa legeringar används i tillverkningen av komponenter till jetmotorer eller kraftverk. Den största svårigheten vid bearbetning av sådana legeringar består i att de är mycket hårda, genererar överdriven värme vid skärning och snabbt slöar skärverktyg. CNC-svarvmaskinen är utrustad med värmeväxlare och använder verktyg gjorda av ultrahårda material såsom kubiskt boronnitrid (CBN). Vissa CNC-svarvmaskinoperatörer erbjuder specialkonstruerade CNC-svarvsystem för bearbetning av dessa legeringar. En sådan specialkonstruktion riktas mot samtliga systemkomponenter för att säkerställa smidig bearbetning av legeringarna. Denna typ av specialkonstruktion gör det möjligt för tillverkarna att magnesium högtemperaturslegeringarna utan att kompromissa med bearbetningskvaliteten.
Att förstå vilka material som kan bearbetas på en CNC-svarvmaskin är hälften av kampen. Du måste också ställa in rätt parametrar och använda lämpliga skärverktyg för det valda materialet. Vissa åtgärder kan leda till önskat resultat.
Det valda skärverktyget måste matcha materialet som ska bearbetas. För karbidskärverktyg (som är slitstarka och lämpliga för att bearbeta de flesta metaller, inklusive stål och aluminium samt andra legeringar) fungerar bra vid metallbearbetning. För bearbetning av icke-metaller (till exempel plast och trä) använd höghastighetsstål (HSS) skärverktyg, som är skarpare och mindre benägna att skada materialet. För hårda legeringar (till exempel titan) välj CBN- eller diamantbelagda verktyg, som kan skära effektivt och är motståndskraftiga mot nötning. Om du väljer fel verktyg riskerar du att skada arbetsstycket och långsamt förstöra CNC-svarvmaskinen.
Slutligen måste CNC-maskinens hastighets- och matningsinställningar också anpassas för det material som ska bearbetas. Matningshastighet på en CNC-svarv hänvisar till den hastighet och kraft verktyget applicerar på materialet under bearbetningen, medan hastighet även avser hur snabbt materialet roterar. Lägre skärhastigheter fungerar endast på mjukare metaller som aluminium, där högre hastigheter är mer effektiva (slät yta) och produktiva (snabbare bearbetning), medan högre hastigheter används för hårdare metaller som titan. För arbete med aluminium är CNC-svarvens varvtal 2000 varv per minut (RPM), och för titan är det 500 RPM.
Nästa steg är att förbereda materialen innan användning. För metaller som stål och koppar innebär detta att rengöra bort smuts, rost och andra föroreningar. Föroreningar kan skada CNC-svarvverktyg och leda till ojämna snitt. För icke-metaller som grafit fungerar maskinen bättre om materialet redan är färdigsågat. Detta minimerar svarvtiden och ökar effektiviteten. Vissa material, till exempel legerat stål, kan kräva värmebehandling för att underlätta bearbetningen. Dessa steg hjälper till att säkerställa att CNC-svarvmaskinen fungerar effektivt och producerar kvalitetskomponenter.
EN
