Materialien für die CNC-Bearbeitung: Wie Ihre Materialauswahl Toleranzen, Werkzeuglebensdauer und Teilekosten beeinflusst

Materialien für die CNC-Bearbeitung: Wie Ihre Materialauswahl Toleranzen, Werkzeuglebensdauer und Teilekosten beeinflusst

Sie haben 6061-T6 angegeben, eine 0,6-mm-Wand auf dem Taschenboden gezeichnet und die Ebenheit mit 0,05 mm angegeben. DFM kommt zurück:Spannungsabbau vor dem Enddurchgang erforderlich; Die Wand kann sich beim Lösen der Klemme bewegen.Das Material hat diese Probleme nicht allein verursacht-aber es hat die Randbedingungen festgelegt, die sie unvermeidlich machten.

Das ist wasCNC-BearbeitungsmaterialienBei der Auswahl handelt es sich tatsächlich um Folgendes: Sie wählen kein Datenblatt aus, sondern einen Satz von Beschränkungen, der das Teil bei jeder Einrichtung, jedem Werkzeugwechsel und jeder Zeile im Inspektionsbericht verfolgt. Machen Sie es früh richtig und das Teil bearbeitet sich fast von selbst. Wenn Sie etwas falsch machen, müssen Sie die Preise mitten{2}}neu festlegen.

So denken wir über die Materialauswahl beiMID-Präzision-über die Aluminiumlegierungen, Titanqualitäten, Edelstahlfamilien und technischen Kunststoffe, die täglich in unserem Shop verarbeitet werden.

Die fünf Materialfamilien für die CNC-Bearbeitung, nach denen Ingenieure zuerst greifen

Es gibt ein Spektrum an Bearbeitbarkeitsbewertungen, ebenso wie die Kosten. Die folgende Tabelle ordnet die Familien, die wir am häufigsten bearbeiten, den Variablen zu, die in Ihrer Zeichnung wichtig sind.

Bearbeitbarkeitsindex bezogen auf 160 HB-freien-Automatenstahl=100 %.

Ein Unterschied, den die Tabelle nicht zeigt: „erreichbar“ und „wiederholbar über eine Charge hinweg“ sind nicht die gleichen Zahlen. In der richtigen Umgebung ist es problemlos möglich, ±0,002 mm auf ein einzelnes Aluminiumteil zu treffen. Das Halten von 80 Teilen mit Standardspannung und Umgebungstemperaturschwankungen ist ein Problem des Prozessdesigns und keine Fähigkeitslücke.

CNC-Bearbeitung von Aluminium vs. Titan: Wo der Kompromiss- tatsächlich besteht

Am häufigstenMaterialauswahl für die CNC-BearbeitungDie beste Entscheidung, die wir von Kunden aus der Luft- und Raumfahrtindustrie und der Medizinbranche sehen, ist diese. Ingenieure vergleichen instinktiv die Zahlen zur Zugfestigkeit, aber der Kostenunterschied kommt hier nicht zum Tragen.

CNC-Bearbeitung von Aluminium vs. Titanhängt von drei miteinander verbundenen Faktoren ab: Schnittgeschwindigkeit, Wärmemanagement und Werkzeugeinsatzstrategie.

Mit 6061-T6 oder 7075-T651 können Sie Spindeldrehzahlen über 10.000 U/min laufen lassen, aggressive Radialeingriffe durchführen und Späne schnell mit Luft oder Kühlmittel abspülen. Das Material speichert im Schnittbereich keine Wärme.

Mit Ti-6Al-4V machen Sie das Gegenteil. Die Oberflächengeschwindigkeiten liegen typischerweise zwischen 40 und 80 m/min – etwa ein Fünftel dessen, was Sie mit 6061 laufen würden. Der Grund dafür ist nicht nur die Härte; es ist die Wärmeleitfähigkeit. Titan leitet Wärme mit etwa 7 W/m·K gegenüber Aluminium mit 167 W/m·K. Die Wärme bleibt an der Schneidkante und nicht im Span. Dadurch wird Hartmetall schnell abgebaut, wenn Ihre Parameter oder der Kühlmitteldruck falsch kalibriert sind.

Hier erfahren Sie, wie wir die Entscheidung zwischen Trochoiden- und Tauchfräsen-bei Taschenbearbeitungsvorgängen treffen-eine Entscheidung, die selten auf Datenblättern erscheint, sich aber bei schwierigen Bearbeitungsvorgängen direkt auf die Zykluszeit und die Werkzeuglebensdauer auswirktCNC-Bearbeitungsmaterialien:

Trochoidales (hocheffizientes) Mahlenwird für Titantaschen mit einer Breite von mehr als ~15 mm bevorzugt. Der radiale Eingriff erfolgt bei 10–15 % des Werkzeugdurchmessers mit hoher axialer Tiefe und 60+ bar Kühlmittelflut. Ein gleichmäßiger Eingriffsbogen verhindert das Reiben und die Bildung von Schneidkanten, die Hartmetalleinsätze zerstören.

Tauchfräsenübernimmt, wenn das Verhältnis von Taschentiefe -zu - etwa 3:1 überschreitet oder wenn die Steifigkeit des Teils nicht ausreicht. Axiale Schnittkräfte sind geringer als radiale-Dies ist wichtig, wenn Sie 40 mm tief sind und das Teil bereits in der Vorrichtung durchgebogen wird.

Für IhrMaterialauswahl für die CNC-Bearbeitung: Wenn ein Titanmerkmal Taschen mit einer Tiefe von mehr als 25 mm und Wänden mit einer Dicke von weniger als 3 mm kombiniert, kennzeichnen Sie es vor dem Einfrieren des Designs. Diese Kombinationen erfordern neu sequenzierte Vorgänge und Zwischenschritte zum Stressabbau, die in einer Standardzykluszeitschätzung nicht sichtbar sind.

Toleranzfähigkeit nach Material: Was die Zahlen tatsächlich bedeuten

Die Überraschung für viele Konstrukteure:Es ist schwieriger, bei Aluminium enge Toleranzen einzuhalten, als die Bearbeitbarkeitsbewertung vermuten lässt, weil es sich so schnell bearbeitet und sich so frei ausdehnt. Der WAK von Aluminium liegt bei etwa 23,6 µm/m·K. Bei einem 100-mm-Teil mit einer Umgebungsschwankung von 10 Grad während eines langen Betriebs entspricht das einer Maßabweichung von etwa 24 µm-bereits dem Fünffachen eines Toleranzbudgets von ±0,005 mm allein aufgrund der Temperatur.

Unser Standard-Arbeitsablauf für Aluminiumteile mit einer Dicke von mehr als ±0,005 mm: Grob → Temperaturstabilisierung (20–30 Minuten in einer kontrollierten Zone) → Halbfertigbearbeitung → erneute Stabilisierung → Endbearbeitung. In diesem Zwischenraum zwischen Roh- und Halbfertigteil beginnt die Restspannung aus dem vorherigen Blechwalzen nachzulassen. Überspringen Sie es unter Termindruck und Sie erhalten ein Teil, das auf dem KMG korrekt misst und dann eine Stunde nach dem Abkühlen wieder aus der Toleranz herausspringt.

Dieser Stabilisierungsschritt zwischen Roh- und Halbschlicht-und nicht die Schnittparameter-ist die häufigste Ursache für die Nachbearbeitung von Aluminium bei Arbeiten mit engen{3}}Toleranzen.

Für lange, schlanke Wellen mit L/D > 20 aus Edelstahl oder Titan verfügen unsere Schweizer-Drehzellen über eine Führungsbuchse direkt hinter der Schneidzone, wobei die Hauptspindel und die Folge-auf einen Abstand von 0,005 mm aufeinander abgestimmt sind. Wenn diese Beziehung nicht eingestellt ist, verbiegt sich das Teil unter dem Schnittdruck an der nicht unterstützten Spannweite und Sie verlieren an Rundheit und Zylindrizität, bevor Sie die Hälfte der Länge erreicht haben.

CNC-Bearbeitung von Edelstahl: Oberflächenbeschaffenheit und Werkzeugverwaltung

Oberflächenveredelung für die CNC-Bearbeitung von EdelstahlAnforderungen bestimmen oft den Prozessablauf mehr als die Maßtoleranzen. 316L-Chirurgieinstrumente haben einen Ra-Wert von weniger als oder gleich 0,4 µm und Null-Kriterien-Gratkriterien. 17-4PH-Armaturen für die Luft- und Raumfahrt erfordern enge ToleranzenUndeine spezifische Oberflächentextur zur Unterstützung der PVD- oder Hartanodisierungshaftung.

Das Verhalten, das Edelstahl schwierig macht, ist die Kaltverfestigung.{0}}L härtet schnell aus, wenn das Werkzeug verweilt, die Vorschubgeschwindigkeit unter den Schwellenwert fällt oder die Wendeschneidplatte abgenutzt ist. Sobald die Oberfläche ausgehärtet ist, wird bei nachfolgenden Durchgängen Material mit einer höheren Härte als zu Beginn bearbeitet. Dies führt zu Werkzeugbruch und u. aOberflächenveredelung für die CNC-Bearbeitung von EdelstahlDas lässt sich kaum wiederherstellen, ohne einen ungeplanten Durchgang hinzuzufügen.

Unsere Prozesskontrollen für rostfreie Präzisionsbauteile:

Behalten Sie den positiven Spanwinkel bei Schlichteinsätzen bei. -Der negative Spanwinkel bei verschlissenen Werkzeugen führt zu Reibung vor dem Schneiden. Stoppen Sie niemals ein rotierendes Werkzeug, wenn es mit einer rostfreien Oberfläche in Kontakt kommt. Verwenden Sie PVD-beschichtetes Submikron-Hartmetall für Schlichtdurchgänge; Unbeschichtet zum Schruppen auf 17-4PH H900, um die Kantengeometrie zu erhalten. Für Ra kleiner oder gleich 0,2 µm fügen Sie einen Mikrofinish-Durchgang mit einer axialen Tiefe von kleiner oder gleich 0,05 mm mit Kühlmittelspülung hinzu.

Eine nachgelagerte Abhängigkeit, die es zu beachten gilt: Viele medizinische Edelstahlkomponenten werden nach der Bearbeitung elektropoliert. Wenn die Pre-EP-Oberfläche einen Ra-Wert von über 0,8 µm aufweist, wird sie durch Elektropolieren normalerweise nicht auf einen Ra-Wert von 0,1 µm gebracht. -Die Chemie entfernt das Material gleichmäßig und füllt keine Spitzen auf. DerOberflächenveredelung für die CNC-Bearbeitung von Edelstahlmuss in der Nähe sein, bevor das Teil die Maschine verlässt.

Was DFM-Rezensionen aufdecken, was Materialdatenblätter nicht zeigen

Materialdatenblätter verraten Ihnen, was für ein Material es istIst. Eine DFM-Überprüfung zeigt Ihnen, was passiert, wenn Sie versuchen, es mit Ihren spezifischen Beschriftungen in Ihre spezifische Geometrie zu schneiden.

BeiMID-Präzision, Material ist der erste Filter bei jeder STEP-Dateiüberprüfung-aber es wird immer zusammen mit der Geometrie und dem Toleranzstapel gelesen. Eine Bohrung mit engen -Toleranzen in Aluminium ist Routine. Dieselbe Bohrung mit einer 0,8-mm-Wand auf einer Seite stellt ein anderes Befestigungs- und Reihenfolgeproblem dar.

Die am häufigsten vorkommenden DFM-FlaggenCNC-Bearbeitungsmaterialien:

Eckradien sind für die Taschentiefe zu klein.Eine 10 mm tiefe Tasche mit einem Innenradius von 0,3 mm erfordert ein Werkzeug mit einem Durchmesser von weniger als 0,6 mm. Diese Werkzeuge laufen langsam, brechen leicht und verlängern die Zykluszeit in keinem Verhältnis zur Taschenfläche. Durch die Erhöhung auf R1 mm-oder die Anpassung des Radius an 55–65 % der Taschentiefe-werden die Werkzeugkosten erheblich gesenkt. Wenn der Radius nur zur Freigabe vorhanden ist, öffnen Sie ihn.

Wandstärke nicht auf Materialsteifigkeit abgestimmt.Der Elastizitätsmodul von Titan (≈114 GPa) verleiht dünneren Wänden einen größeren Widerstand gegen Schnittkraftablenkung als 6061 (≈69 GPa). Aber das Hitzeverhalten von Titan schränkt immer noch ein, wie aggressiv Sie das Werkzeug in die Nähe einer dünnen Wand drücken können. Die beiden Faktoren heben sich nicht einfach auf.

Die Gewindetiefe ist nicht an die Massenfestigkeit angepasst.Der 1,5-fache Nenndurchmesser ist eine Standardvorgabe. Bei PEEK oder Weichaluminium ist 2× eine günstige Versicherung gegen Herausziehen-, die fast nichts an der Zykluszeit kostet.

5-Achsen-BearbeitungEliminiert Setups, bei denen Sie sonst Kompromisse bei der Geometrie eingehen müssten. Features, auf die aus 3{2}}Achsenausrichtungen nicht zugegriffen werden kann, werden häufig unnötigerweise neu gestaltet-: Vereinfachte Radien, entfernte Unterschnitte und hinzugefügte Trennlinien. Senden Sie uns den SCHRITT, bevor Sie das Teil vereinfachen.

FAQ

Welchen Eckenradius sollte ich verwenden, um die Werkzeugkosten angemessen zu halten?

Zielen Sie auf Innenradien, die größer oder gleich 55 % der Taschentiefe sind, oder richten Sie sie auf Standard-Schaftfräsergrößen (R0,5, R1, R2, R3, R4, R5, R6 mm) aus. Unter R0,5 mm in jedemCNC-Bearbeitungsmaterialhärter als Aluminium, Sie befinden sich im Mikro-{0}}Werkzeugbereich-separater Aufbau, langsamere Geschwindigkeiten, spezielle Inspektion. Diese sprunghafte Kostenänderung steht in keinem Verhältnis zur Fläche, die abgeholzt wird. Wenn der enge Radius dem Spiel dient und nicht funktioniert, ändern Sie ihn.

Können Sie ±0,005 mm auf einem 100 mm dicken Aluminiumteil halten, ohne zu schleifen?

Ja, mit temperaturstabilisiertem Schruppen, richtiger Vorrichtungskonstruktion und der oben beschriebenen Stabilisierungssequenz. Für die meisten Aluminiumarbeiten mit ±0,005 mm ist kein Schleifen erforderlich. Unterhalb von ±0,003 mm auf kritischen Oberflächen fügen wir einen Bohrdurchgang mit Vorrichtungs--Bohrung oder Präzisions-{6}} hinzu. Unterhalb von ±0,001 mm tritt das Schleifen in den Prozess ein.

Ist 7075-T651 für festigkeitskritische Teile immer die bessere Wahl gegenüber 6061-T6?

Nicht automatisch. 7075 hat eine höhere Zugfestigkeit, aber eine geringere Korrosionsbeständigkeit, eloxiert weniger gleichmäßig und ist im Allgemeinen nicht schweißbar. Für Teile mit engen Toleranzen, Harteloxierung und anschließendem Montageschweißen ist 6061-T6 oft die richtige WahlMaterialauswahl für die CNC-Bearbeitungselbst wenn die FEA marginal ist{0}}ein Wanddickenunterschied kostet weniger als ein Haftungsfehler der Beschichtung vor Ort.

Was ist die minimale Wandstärke, die Sie in Ti-6Al-4V zuverlässig bearbeiten können?

Bei Produktionsarbeiten in der Luft- und Raumfahrt sind Wandstärken von 0,8 mm in Ti-6Al-4V erreichbarPräzisions-CNC-Bearbeitungwenn die Vorrichtungskonstruktion Vibrationen berücksichtigt und der Werkzeugweg durchgehend einen geringen radialen Eingriff aufweist. Unterhalb von 0,5 mm wird die Wärmeleitfähigkeit von Titan zu einem aktiven Problem. -Wärme staut sich an der Wand, die Wand verformt sich und die Dimensionsstabilität geht durch den Schnitt verloren. Wenn Ihr Entwurf auf Titanwände mit einer Dicke von weniger als 0,5 mm abzielt, bringen Sie uns ins Gespräch, bevor die Zeichnung fertiggestellt ist.

Ihr Materialaufruf ist auch ein Prozessplan. Die von Ihnen benötigten Toleranzen, die von Ihnen angegebenen Oberflächenbeschaffenheiten und die von Ihnen gezeichnete Geometrie interagieren auf eine Weise mit dem Material, die in keinem Datenblatt erscheint.

Senden Sie uns Ihre STEP-Datei für eine DFM-Überprüfung-Unsere Prozessingenieure lesen Ihr Material, Ihre Geometrie und Ihren Toleranzstapel zusammen und unterbreiten Ihnen ein AngebotUndeinen Herstellbarkeitshinweis, wo immer es darauf ankommt.