Die CNC-Bearbeitung (Computer Numerical Control) ist ein grundlegender Herstellungsprozess, der digitale Designs in präzise physische Produkte umwandelt.Der Erfolg eines beliebigen CNC-Projekts hängt wesentlich von der Materialwahl ab, die sich direkt auf die Funktionalität, Haltbarkeit, Kosten und Fertigbarkeit des Endprodukts auswirken.und wichtige Auswahlfaktoren, die Ihnen helfen, fundierte Entscheidungen für Ihre Projekte zu treffen.
1 Schlüsselfaktoren bei der Auswahl von CNC-Materialien
Die Auswahl des geeigneten Materials erfordert eine sorgfältige Berücksichtigung mehrerer Faktoren, die sowohl den Bearbeitungsprozess als auch die Leistung des Endteils beeinflussen.
1.1 Bearbeitungsfähigkeit
Bearbeitbarkeit bezieht sich auf die Leichtigkeit, mit der ein Material ohne übermäßigen Werkzeugverschleiß oder Beschädigung geschnitten, geformt und fertiggestellt werden kann.die Produktivität erhöhen.Im Gegensatz dazu erfordern Materialien mit geringer Bearbeitbarkeit oft spezielle Werkzeuge und Techniken.
1.2 Mechanische Eigenschaften
Festigkeit: Dazu gehören Zugfestigkeit (Widerstand gegen Zugkräfte), Druckfestigkeit (Widerstand gegen Zerkleinern) und Zähigkeit (Widerstand gegen Verschleiß und Aufprall).Unterschiedliche Anwendungen erfordern unterschiedliche Festigkeitsmerkmale.
Härte: Die Fähigkeit des Materials, Oberflächeneindringungen oder Verformungen zu widerstehen.
Dimensionelle Stabilität: Die Fähigkeit eines Materials, seine Form und Abmessungen unter verschiedenen Bedingungen, wie Belastung, Temperaturänderungen oder Feuchtigkeit, zu erhalten.Dies ist für Präzisionskomponenten von entscheidender Bedeutung.
1.3 Wärmewiderstand
Die Wärmebeständigkeit zeigt an, wie gut ein Material Temperaturschwankungen widerstehen kann, ohne sich zu erweitern, zu kontrahieren oder zu deformieren.Materialien mit vorhersehbarer thermischer Expansion sind für Anwendungen mit Temperaturschwankungen von entscheidender Bedeutung.
1.4 Korrosionsbeständigkeit
Dies ist die Fähigkeit des Materials, sich durch Chemikalien, Feuchtigkeit oder andere Umwelteinflüsse nicht zu verunreinen.Edelstahl und bestimmte Kunststoffe wie PVC und PP sind für ihre hervorragende Korrosionsbeständigkeit bekannt.
1.5 Kostenüberlegungen
Obwohl Metalle im Allgemeinen teurer sind als Kunststoffe, ist es wichtig, die Anfangskosten mit Faktoren wie Bearbeitungsfähigkeit, Werkzeugverschleiß, erforderlicher Nachbearbeitung,und die Gesamtbetriebskosten für den letzten Teil.
2 Metallische Materialien für die CNC-Bearbeitung
Metalle werden in der CNC-Bearbeitung wegen ihrer Festigkeit, Haltbarkeit und Wärmeleitfähigkeit weit verbreitet.
| Art des Materials | Allgemeine Legierungen/Klassen | Schlüsselmerkmale | Typische Anwendungen | Verarbeitbarkeitsbewertung |
| Aluminium | 6061, 6082, 7075 | Leichtgewicht, gutes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, hervorragende Korrosionsbeständigkeit, gute elektrische und thermische Leitfähigkeit. | Automobilteile, Luftfahrtkomponenten, Unterhaltungselektronik, Rahmen, Gehäuse. | Ausgezeichnet. |
| Stahl | C45 (1045), 42CrMo4, St52-3 | Hohe Festigkeit, Langlebigkeit und gute Verschleißbeständigkeit. | Achsen, Zahnräder, Werkzeuge, schwere Komponenten, Automobilteile. | Gute zu Fairen |
| Edelstahl | 304, 316, 17-4PH | Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, hohe Festigkeit, hygienische Oberfläche. | Medizinische Geräte, Lebensmittelverarbeitungsgeräte, Schiffsmaschinen und Chemikalienbehälter. | Schwierig bis schwierig |
| Kupfer | E-Cu57, Cu-ETP | Ausgezeichnete elektrische und thermische Leitfähigkeit, antimikrobiell. | Elektrische Komponenten, Wärmetauscher, Busbars. | Fair (kann gummiär sein) |
| mit einer Breite von nicht mehr als 20 mm | CuZn39Pb3 | Gute Bearbeitungsfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit, dekoratives Aussehen. | Ausrüstung, Ventile, Zahnräder, Musikinstrumente, dekorative Geräte. | Ausgezeichnet. |
| mit einem Durchmesser von | Klasse 2, Klasse 5 (6Al-4V) | Sehr hohe Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, ausgezeichnete Biokompatibilität und außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit. | Luft- und Raumfahrtkomponenten, medizinische Implantate, leistungsstarke Ingenieurteile. | Schwierig |
| Magnesium | AZ31B, AZ91D | Sehr leicht, gutes Gewichtsverhältnis, gute Dämpfung. | Automobilhalter, Luftfahrtkomponenten und Gehäuse für elektronische Geräte. | Gut (Vorsicht: brennbare Splitter) |
3 Kunststoffe und Polymermaterialien für die CNC-Bearbeitung
Kunststoffe bieten Vorteile wie geringes Gewicht, Korrosionsbeständigkeit, elektrische Isolierung und oft einfachere Bearbeitung.
| Art des Materials | Allgemeine Legierungen/Klassen | Schlüsselmerkmale | Typische Anwendungen | Verarbeitbarkeitsbewertung |
| Aluminium | 6061, 6082, 7075 | Leichtgewicht, gutes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, hervorragende Korrosionsbeständigkeit, gute elektrische und thermische Leitfähigkeit. | Automobilteile, Luftfahrtkomponenten, Unterhaltungselektronik, Rahmen, Gehäuse. | Ausgezeichnet. |
| Stahl | C45 (1045), 42CrMo4, St52-3 | Hohe Festigkeit, Langlebigkeit, gute Abnutzungsbeständigkeit. | Achsen, Zahnräder, Werkzeuge, schwere Komponenten, Automobilteile. | Gute zu Fairen |
| Edelstahl | 304, 316, 17-4PH | Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, hohe Festigkeit, hygienische Oberfläche. | Medizinische Geräte, Lebensmittelverarbeitungsgeräte, Schiffsmaschinen, chemische Behälter. | Schwierig bis schwierig |
| Kupfer | E-Cu57, Cu-ETP | Ausgezeichnete elektrische und thermische Leitfähigkeit, antimikrobiell. | Elektrische Komponenten, Wärmetauscher, Busbars. | Fair (kann gummiär sein) |
| mit einer Breite von nicht mehr als 20 mm | CuZn39Pb3 | Gute Bearbeitungsfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit, dekoratives Aussehen. | Ausrüstung, Ventile, Zahnräder, Musikinstrumente, dekorative Geräte. | Ausgezeichnet. |
| mit einem Durchmesser von | Klasse 2, Klasse 5 (6Al-4V) | Sehr hohe Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, ausgezeichnete Biokompatibilität und außergewöhnliche Korrosionsbeständigkeit. | Luft- und Raumfahrtkomponenten, medizinische Implantate, leistungsstarke Ingenieurteile. | Schwierig |
| Magnesium | AZ31B, AZ91D | Sehr leicht, gutes Gewichtsverhältnis, gute Dämpfung. | Automobilhalter, Luftfahrtkomponenten, Gehäuse für elektronische Geräte. | Gut (Vorsicht: brennbare Splitter) |
Anmerkung zu FR-4 Bearbeitung: FR-4, ein Verbundwerkstoff aus Epoxidharz und gewebter Glasfaser, erfordert besondere Aufmerksamkeit.Die Verwendung von Werkzeugen aus Karbid oder speziell für Verbundwerkstoffe entwickelten Werkzeugen ist unerlässlich.Die Bearbeitung erzeugt auch feinen Staub, der für die Sicherheit der Bediener wirksame Absaugsysteme erfordert.
4 Fortgeschrittene und zusammengesetzte Materialien
- Verbundwerkstoffe (z. B. CFKW, GFKW): bieten ein sehr hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und Steifheit.
- Superlegierungen (z. B. Inconel, Hastelloy): Beibehalten die Festigkeit bei extrem hohen Temperaturen und bieten eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit.die spezielle Werkzeuge und Techniken erfordern.
- Wolfram und Molybdän: sehr hohe Dichte und Schmelzpunkt. In speziellen Anwendungen wie Strahlenschutz oder Hochtemperaturöfen verwendet.
5 Methodik zur Auswahl des Materials
Die Wahl des richtigen Materials ist ein systematischer Prozess:
- Definition der Anwendungsvoraussetzungen: Funktion, Belastungsbedingungen (statische, dynamische, Schlagbedingungen), Betriebsumfeld (Temperatur, Chemikalien, Feuchtigkeit) und erforderliche Lebensdauer.
- Identifizieren Sie kritische Eigenschaften: Priorisieren Sie notwendige Eigenschaften (z. B. Festigkeit, Leitfähigkeit, Transparenz, FDA-Konformität).
- Überprüfen Sie die Produktionsbeschränkungen: Beurteilen Sie die Bearbeitungsfähigkeit, die erforderlichen Toleranzen, die Oberflächenveredelungsbedürfnisse und das verfügbare Budget.
- Auswertung und Auswahl: Vergleichen von Kandidatenmaterialien auf der Grundlage der oben genannten Kriterien.
