חומרי עיבוד שבבי CNC: מדריך הבחירה האולטימטיבי

חומרים פלסטיים המשמשים לעיבוד שבבי CNC

בשל תכונותיהם הקלות והבידודיות, כמו גם יכולתם לעמוד בסביבות כימיות קורוזיביות, פלסטיק הוא לעתים קרובות בחירה מתאימה של חומר. הם פופולריים, למשל, במכשירים רפואיים ומכשירים אלקטרוניים, הן בשלב האבטיפוס והן בייצור הסופי של המכשירים.

• ABS (אקרילוניטריל בוטאדיאן סטירן): ABS הוא אחד מפלסטיק ההנדסי הנפוצים ביותר. הוא זול, קל לעיבוד, ואפילו עמיד בפני פגיעות; זוהי אחת הסיבות הרבות לכך שייצור אב טיפוס מהיר נמצא לעתים קרובות בעולם ההנדסה.
• ניילון (פוליאמיד): ניילון, הידוע בזכות היותו חזק במיוחד, עמיד ועמיד בפני שחיקה, מבוקש מאוד לייצור רכיבים בעלי חיכוך נמוך. עם זאת, בשל העובדה שניילון סופג מאוד, לחות הנמצאת באוויר יכולה לפגוע בניילון ולגרום לו להתעוות.
• דלרין (POM): דלרין מתאים באופן מושלם ליישומי הנדסת פלסטיק מדויקת בזכות יציבותו הממדית הגבוהה וחיכוך נמוך. הוא גם חומר תחליף פופולרי למתכת בכל הנוגע לחלקי הנדסה כמו מחברים ותותבים.
• PEEK (פוליאת'רקטון): עבור יישומים בעלי ביצועים גבוהים מאוד הדורשים עמידות לטמפרטורות קיצוניות, סביבות קורוזיביות כימיות ותנאים תובעניים מאוד (לדוגמה, תעשיות הרפואה והחלל), משתמשים בפלסטיק במחיר יוקרתי המכונה PEEK.
• פוליקרבונט (PC): פוליקרבונט הוא גם פלסטיק הנדסי מבוקש מאוד. הוא שקוף, ידוע בחוזק פגיעות גבוה, משמש לעתים קרובות במגוון רחב של יישומים אופטיים, ומשמש גם במשקפי בטיחות ובמערכות המטפלות בנוזלים שונים.

תכונות חומר והשפעתן על עיבוד שבבי CNC

בעת עיבוד שבבי CNC, הכרת תכונות חומר בסיסיות תעזור לחזות כיצד החומרים יתפקדו תחת כלי החיתוך.

קשיות

קשיות מציינת כמה מאמץ חומר יכול לעמוד בו מבלי להתעוות.

• השפעה: אם חומר קשה מדי (למשל פלדות מוקשחות, טיטניום), יהיה צורך להפחית באופן דרסטי את מהירויות החיתוך כדי למנוע שבירה של הכלי, מה שיגדיל את זמן העיבוד והעלויות.
• טיפ לבחירה: ציינו רמת קשיות גבוהה יותר רק אם החומר עומד להיות נתון לבלאי או שחיקה רבים.

יכולת מכונה

יכולת עיבוד שבבי היא הקלות בחיתוך חומר מסוים. לרוב, זהו דירוג השוואתי שבו פלדות עיבוד שבבי חופשי (1212) מקבלות דירוג של 100%.

• השפעה: חומרים בעלי דירוג עיבוד שבבי גבוה (למשל אלומיניום 6061, פליז) מבצעים את העבודה הרבה יותר מהר, עם פחות בלאי כלים, ויהיו זולים יותר לייצור.
• טיפ לבחירה: אם העיצוב שלכם מאפשר זאת, תמיד השתמשו בחומרים בעלי דירוגים גבוהים יותר כדי למזער עלויות.

יציבות תרמית

יציבות תרמית של חומר היא תגובתו לחום.

• השפעה: עיבוד שבבי מייצר חום חיכוך. אם לפלסטיק יש יציבות תרמית נמוכה, הוא יכול להינמס או להתעוות אם הוא מעובד באגרסיביות רבה מדי. מתכות בעלות מוליכות תרמית ירודה כמו טיטניום ירכזו חום רב לכיוון כלי החיתוך, ויקצרו את חייו.
• טיפ לבחירה: אם יש לבצע עיבוד שבבי בצורה אגרסיבית, או אם מדובר ביישום בטמפרטורות גבוהות, יש לבחור חומרים בעלי יציבות תרמית גבוהה.

חוזק מתיחה

חוזק מתיחה מתייחס לכמות המאמץ שחומר יכול לעמוד בו בזמן שהוא נמצא תחת מתח לפני שהוא נשבר.

• השפעה: אם נבחר חומר בעל חוזק מתיחה גבוה לעיבוד שבבי, סביר להניח שהדבר יקשה על העיבוד.
• טיפ לבחירה: יש לוודא שחוזק המתיחה מספיק למבנה, אך להימנע מציון חוזק שהוא יותר ממספיק אם הרכיב אינו נושא עומס.

השלכות עלויות של חומרי עיבוד שבבי שונים

עלות חלק המעובד במכונה CNC היא לעיתים רחוקות רק עלות גוש המתכת הגולמי. זהו שילוב של עלויות חומרי גלם, זמן עיבוד שבבי ובלאי של כלים.

עלות חומר הגלם

זהו השיקול הבולט ביותר.

• מחיר נמוך: ABS, אלומיניום 6061, פלדה עדינה.
• מחיר בינוני: נירוסטה 304, ניילון, פוליקרבונט.
• מחיר גבוה: טיטניום, PEEK, נירוסטה 316.

העלות הנסתרת: יכולת עיבוד שבבי

כאן התקציבים לעיתים קרובות מתפוצצים. גוש טיטניום עשוי לעלות פי חמישה מגוש אלומיניום, אך העלות האמיתית נובעת מזמן המכונה. מכיוון שיש לחתוך טיטניום לאט כדי למנוע נזק לציוד, המכונה עשויה לפעול במשך 10 שעות עבור חלק שייקח שעה באלומיניום.

אם אתם משלמים תעריף שעתי עבור עיבוד שבבי, העלייה הזו פי 10 בזמן מגמדת את עלות חומרי הגלם.

בלאי והחלפת כלים

חומרים שוחקים כמו ניילון מלא זכוכית או מתכות קשות שוחקים במהירות מקדחי קצה ומקדחי ראש. אם מכונאי צריך לעצור את המכונה כדי להחליף כלי קהה באמצע העבודה, אתה משלם עבור זמן ההשבתה הזה ועלות הכלים החדשים.

טיפים לאופטימיזציה של בחירת חומרים עבור עיבוד שבבי CNC

ניתן להפחית עלויות וזמני אספקה ​​על ידי ביצוע אסטרטגיות אופטימיזציה אלו בשלב התכנון.

1.אל תפרט יתר על המידה

רק בגלל שטיטניום דרגה 5 הוא החומר "הטוב ביותר" לשימוש בתכנון, זה לא אומר שחייבים להשתמש בו. מהנדסים חייבים להשתמש בחומרים שהם למעשה הכי משתלמים. אם החלק יונח על שולחן, ופשוט יתפקד כאחיזה של חיישן, אז אין צורך בגרסה יקרה של פלדה איכותית.

2.סטנדרטיזציה של גדלי הבילטים שלך

בעת עיבוד שבבי של רכיבי CNC, המכונאים מקבלים את חומרי המלאי שלהם בגדלים של מוטות, מוטות ופלטות. אם התכנון קובע שהחלק הוא ברוחב 51 מ"מ, המכונאי צריך לקחת מוט 60 מ"מ ולכרסם 9 מ"מ של חומר. אם החלק מתוכנן במקום זאת להיות ברוחב 49 מ"מ, אז הוא יכול להשתמש במוט 50 מ"מ ולא מבוזבז חומר. נדרש פחות זמן לעיבוד שבבי.

3.תחשבו על עיבוד לאחר מכן

אם נדרשת קשיות פני שטח ספציפית, והחלק צריך להיות עיבוד בקלות, יש לבצע תהליכים משניים. ניתן להשתמש בפלדות רכות יותר בהקשחת שכבות, וכך גם לגבי אלומיניום שניתן להשתמש בו ולבצע אנודייזציה לקבלת שכבת פני שטח עמידה יותר בפני שחיקה וקורוזיה.

4.קחו בחשבון את עובי הקירות שלכם

בעוד שזה חל על כל שאר החומרים, זה קריטי אף יותר כשמדובר בפלסטיק. תהליכי עיבוד שבבי יכולים ליצור גימורי משטח לא אחידים, ועלולים, באופן מסוכן יותר, לגרום לסדקים בחומר העבודה אם הדופן דקה יותר בעיצוב. חשוב להגזים בעובי הדופן ולוודא שהוא מספיק כדי לעמוד בפני השפעת מכשיר החיתוך.

סיכום

בחירת החומר הנכון לעיבוד שבבי CNC היא לעיתים רחוקות החלטה של ​​ממש. זוהי משא ומתן בין הדרישות הפיזיות של המוצר הסופי לבין המציאות הכלכלית של הייצור. על ידי הבנת הפשרות בין יכולת עיבוד שבבי, עלות ותכונות מכניות, ניתן לתכנן חלקים שהם לא רק פונקציונליים אלא גם יעילים לייצור.

בין אם אתם נוטים לכיוון הרבגוניות של אלומיניום, העמידות של פלדה או הדיוק של Delrin, המפתח הוא לערב את שותף הייצור שלכם בשלב מוקדם של תהליך התכנון. הניסיון שלהם בשטח יכול לספק תובנות יקרות ערך שחוסכות זמן וכסף עוד לפני שהשבב הראשון נחתך.