Obróbka aluminium a stali nierdzewnej
kluczowe różnice w parametrach CNC

Właściwości materiałów a obróbka CNC

Aluminium – lekki i łatwy w obróbce

Aluminium jest jednym z najczęściej obrabianych metali w CNC ze względu na:

• Niską gęstość (ok. 2,7 g/cm³) – łatwość obróbki przy wysokich prędkościach

• Dobrą przewodność cieplną – mniejsze ryzyko przegrzania narzędzia

• Miękkość – mniejsze obciążenie narzędzi skrawających

Jednak aluminium ma też wady:

• Tendencję do przyklejania się do narzędzi (tworzenie nagarów)

• Wymaga ostrych narzędzi, aby uniknąć poszarpania krawędzi

Stal nierdzewna – wytrzymała, ale wymagająca

Stal nierdzewna (np. 304, 316) jest znacznie trudniejsza w obróbce ze względu na:

• Wysoką twardość i wytrzymałość – większe obciążenie narzędzi

• Niską przewodność cieplną – szybkie nagrzewanie się ostrzy

• Dużą ciągliwość – skłonność do tworzenia długiego wióra, który może owijać się wokół narzędzia

Różnice w parametrach obróbki CNC

Kluczem do efektywnej obróbki CNC jest precyzyjne dostosowanie parametrów maszyny do właściwości obrabianego materiału. Aluminium i stal nierdzewna wymagają diametralnie różnych ustawień prędkości skrawania, posuwu i głębokości obróbki. W tej sekcji szczegółowo porównamy optymalne parametry dla obu materiałów, wyjaśniając, dlaczego aluminium pozwala na szybszą obróbkę, podczas gdy stal nierdzewna wymaga bardziej ostrożnego podejścia. Poznasz konkretne wartości i wzory, które pomogą Ci uniknąć typowych błędów przy programowaniu maszyn CNC.

Prędkość skrawania (Vc)

• Obróbka aluminium:
  Zalecana prędkość to 200–1000 m/min (dla frezowania) i 300–800+ m/min (dla toczenia).
  Wysokie prędkości są możliwe dzięki dobrej przewodności cieplnej aluminium.
• Obróbka stali nierdzewnej:
  Znacznie niższe prędkości – 50–120 m/min (frezowanie) i 80–180 m/min (toczenie).
  Zbyt wysoka prędkość prowadzi do szybkiego zużycia narzędzi.

Prędkość obrotowa (n)

Przykład dla frezu o średnicy 10 mm:

• Aluminium:
  Przy Vc = 300 m/min → ~9550 obr/min
• Stal nierdzewna:
  Przy Vc = 80 m/min → ~2550 obr/min

Posuw (f)

Zależy od rodzaju noża, głębokości skrawania i wymaganej jakości.

• Aluminium: Wysoki posuw (0,1–0,6 mm/obr) – szybkie usuwanie materiału
• Stal nierdzewna: Niski posuw (0,05–0,4 mm/obr) – unikanie nadmiernych obciążeń

Głębokość skrawania (ap)

• Aluminium: Duża głębokość (w zależnośći od narzędzia, opercji oraz zamierzonych efektów)
• Stal nierdzewna: Płytsze skrawanie (w zależnośći od narzędzia, operacji oraz zamierzonych efektów)

Dlaczego aluminium pozwala na szybszą obróbkę niż stal nierdzewna?

Aluminium jest jednym z najłatwiejszych w obróbce metali, co przekłada się na znacznie wyższą wydajność procesów CNC w porównaniu do stali nierdzewnej. Kluczowe czynniki decydujące o tej różnicy to:

1. Niższa twardość i wytrzymałość

• Aluminium (zwykle 15-120 HB) jest 3-4 razy miększe niż typowe stale nierdzewne (150-300 HB)

• Mniejsza oporność skrawania = niższe obciążenie narzędzia

• Możliwość stosowania agresywniejszych parametrów (większe głębokości skrawania i posuwy)

2. Doskonała przewodność cieplna

• Aluminium: ~200 W/(m·K) vs stal nierdzewna: ~15 W/(m·K)

• Szybkie odprowadzanie ciepła z strefy skrawania

• Mniejsze ryzyko przegrzania narzędzia i odkształceń termicznych

3. Lepszą łamliwość wiórów

• Aluminium w większości przypadków tworzy krótkie, łamliwe wióry(zależy od stopu aluminium, rodzaju narzędzia i chłodzenia).

• Stal nierdzewna generuje długie, ciągliwe wióry (problem z ich odprowadzaniem)

• W przypadku aluminium mniejsze ryzyko owijania wiórów wokół narzędzia

4. Wyższe dopuszczalne prędkości skrawania

• Typowe Vc dla aluminium: 200-1000 m/min

• Typowe Vc dla stali: 50-180 m/min

• Różnica wynika z:

  • Mniejszej lepkości aluminium

  • Lepszej odporności na zużycie ścierne

5. Mniejsze zużycie narzędzi

• Frezy do aluminium zachowują ostrość 3-5 razy dłużej niż przy obróbce stali

• Niższe koszty eksploatacji narzędziowej

Efekt praktyczny: Czas obróbki aluminium może być 2-4 razy krótszy niż stali nierdzewnej przy podobnych geometriach detali. Przykładowo, frezowanie kieszeni w aluminium często zajmuje 30 minut, podczas gdy ta sama operacja w stali – 1,5-2 godziny.

Wyjątki: Niektóre stopy aluminium (np. serie 2000 z miedzią) mogą wymagać wolniejszej obróbki ze względu na zwiększoną twardość.

Wybór narzędzi do obróbki aluminium i stali

Dobór odpowiednich narzędzi to jeden z najważniejszych czynników decydujących o skuteczności obróbki CNC. Aluminium i stal nierdzewna mają zupełnie różne właściwości skrawne, dlatego wymagają specjalnie zaprojektowanych frezów, wierteł i noży tokarskich. W tej części omówimy, jakie narzędzia sprawdzają się najlepiej w obróbce każdego z tych materiałów, uwzględniając ich geometrię, powłoki i warunki pracy.

Frezy do aluminium

• Materiał narzędzia: Węgliki spiekane (WC) z powłoką TiB2 lub diamantową (PCD)
• Geometria: Ostre krawędzie, duża przestrzeń na wióry
• Liczba ostrzy: 2–3 (dla lepszego odprowadzania wiórów)

Frezy do stali nierdzewnej

• Materiał narzędzia: Węgliki spiekane z powłoką TiAlN lub AlCrN
• Geometria: Mocna konstrukcja, mniejszy kąt natarcia
• Liczba ostrzy: 4–6 (dla lepszej stabilności)

Chłodzenie i smarowanie

• Obróbka aluminium:
  Zalecane chłodzenie cieczą (emulsja) lub powietrzem – zapobiega przyklejaniu się materiału
• Obróbka stali nierdzewnej:
  Konieczne chłodzenie wysokociśnieniowe (HPC) – redukuje nagrzewanie

Podsumowanie – która obróbka jest droższa?

• Obróbka aluminium jest szybsza i tańsza dzięki wysokim prędkościom i mniejszemu zużyciu narzędzi.
• Obróbka stali nierdzewnej wymaga wolniejszych parametrów, droższych narzędzi i dłuższego czasu obróbki, co zwiększa koszty.

Jeśli potrzebujesz profesjonalnej obróbki aluminium lub obróbki stali nierdzewnej, skontaktuj się z nami – dobierzemy optymalne parametry CNC dla Twojego projektu!