Obróbka metali kolorowych a obróbka stali – kluczowe różnice i wyzwania w technologii CNC

Fizyka skrawania – dlaczego materiał dyktuje warunki?

Podstawowym wyzwaniem, przed którym staje każdy technolog CNC, jest specyfika fizykochemiczna obrabianego stopu. Obróbka metali to w uproszczeniu kontrolowane niszczenie materiału w celu nadania mu pożądanego kształtu. Jednak sposób, w jaki ten materiał „poddaje się” narzędziu, decyduje o wszystkim.

Klienci zlecający usługi CNC często pytają, dlaczego koszt wykonania tego samego detalu różni się drastycznie w zależności od surowca. Odpowiedź jest prosta: obróbka metali to czas i energia. Czas potrzebny na ustawienie maszyny, czas samego skrawania oraz tempo zużycia drogich narzędzi skrawających. Twardość, ciągliwość, przewodnictwo cieplne oraz skłonność do utwardzania się – to cztery jeźdźcy apokalipsy w branży CNC.

Wyzwanie 1: Obróbka metali twardych (Grupa ISO P i M)

Stal, a w szczególności stal nierdzewna (tzw. „kwasówka”) oraz zaawansowane stale narzędziowe, to materiały stawiające ogromny opór. Obróbka metali o wysokiej twardości i wytrzymałości na rozciąganie generuje w strefie skrawania ekstremalne temperatury, sięgające niekiedy 800-1000 stopni Celsjusza.

Specyfika stali konstrukcyjnej i narzędziowej

Przy pracy ze standardową stalą (np. S355) czy stalą narzędziową (np. NC11), obróbka metali wymaga przede wszystkim sztywności. Maszyna CNC musi być stabilna, aby nie wpadać w wibracje przy dużych oporach skrawania. Drgania są wrogiem numer jeden – niszczą krawędź tnącą frezu i powodują powstawanie „fal” na powierzchni detalu.

W DWJ stosujemy tutaj strategie nastawione na:

• Wysoki moment obrotowy: Maszyna musi mieć „siłę”, by zerwać wiór.
• Narzędzia powlekane: Stosujemy frezy i wiertła z węglików spiekanych pokryte specjalnymi powłokami (np. TiAlN – azotek tytanu glinu), które działają jak tarcza termiczna, pozwalając na stabilną obróbkę metali w wysokich temperaturach.

Koszmar technologa: Stal nierdzewna (Inox)

Dla stali nierdzewnej obróbka metali jest jeszcze trudniejsza. Materiał ten ma niską przewodność cieplną (ciepło nie ucieka z wiórem, lecz kumuluje się w narzędziu i detalu) oraz tendencję do utwardzania się pod wpływem zgniotu. Jeśli narzędzie tylko „ślizga się” po materiale zamiast ciąć, powierzchnia momentalnie twardnieje, uniemożliwiając dalszą pracę. Wymaga to od operatora agresywnej, ale pewnej strategii – obróbka metali z grupy nierdzewnej nie wybacza zawahań.

Wyzwanie 2: Obróbka metali kolorowych (Grupa ISO N)

Przechodząc do grupy metali nieżelaznych, wchodzimy w zupełnie inną rzeczywistość technologiczną. Mogłoby się wydawać, że skoro aluminium jest miękkie, to jego obróbka metali jest banalnie prosta i tania. Nic bardziej mylnego. Metale kolorowe są zdradliwe ze względu na swoją plastyczność i tendencję do „klejenia się”.

Aluminium – prędkość i objętość

W przypadku stopów aluminium (zarówno plastycznych, jak i odlewniczych), obróbka metali to wyścig z czasem. Tutaj stosujemy technologię HSM (High Speed Machining). Wrzeciona maszyn rozkręcają się do kilkunastu lub kilkudziesięciu tysięcy obrotów na minutę. Główne problemy to:

• Narost na ostrzu: Aluminium potrafi „przyspawać się” chemicznie do frezu, co natychmiast niszczy gładkość powierzchni i może doprowadzić do złamania narzędzia. Dlatego obróbka metali lekkich wymaga stosowania specjalnych frezów polerowanych, bez powłok, do których materiał nie przywiera.
• Ewakuacja wiórów: Przy tak dużych prędkościach, obróbka metali generuje wióry w tempie wiadra na minutę. Muszą one być błyskawicznie usunięte z pola pracy, aby nie zostały ponownie „przemielone”, co porysowałoby idealną powierzchnię detalu.

Miedź i Mosiądz – precyzja dla energetyki i form

Miedź to materiał niezwykle ciągliwy i „lepki”. Precyzyjna obróbka metali w przypadku miedzi (często wykorzystywanej na elektrody do drążenia wgłębnego) wymaga narzędzi ostrych jak brzytwa. Każde stępienie krawędzi powoduje „rozmazywanie” materiału zamiast jego skrawania. Z kolei mosiądz, choć łatwiejszy w skrawaniu (daje krótki, łamliwy wiór), wymaga ostrożności, by nie doprowadzić do wyrwań materiału. W obu przypadkach profesjonalna obróbka metali w DWJ gwarantuje zachowanie wąskich tolerancji.

Narzędzia i chłodziwo – techniczne serce procesu

Różnice materiałowe wymuszają na nas posiadanie zróżnicowanego magazynu narzędzi. Obróbka metali nie może być efektywna, jeśli używamy tego samego frezu do wszystkiego.

1. Geometria ostrza:
• Do stali używamy frezów o 4, 5 lub więcej ostrzach, co zwiększa stabilność rdzenia narzędzia. Kąty natarcia są tak dobrane, by krawędź była wytrzymała.
• Do aluminium obróbka metali wymaga frezów 2- lub 3-ostrzowych z bardzo głębokimi rowkami wiórowymi. Chodzi o to, by zrobić miejsce dla dużej objętości usuwanego materiału.
2. Rola chłodziwa:
• Przy stali chłodziwo ma za zadanie głównie obniżać temperaturę i smarować.
• Przy aluminium obróbka metali wymaga chłodziwa podawanego pod wysokim ciśnieniem, którego głównym celem jest „wypłukiwanie” wiórów z głębokich kieszeni i otworów oraz zapobieganie przyklejaniu się materiału do narzędzia.

Ekonomia procesu – jak wybór materiału wpływa na cenę?

Dla klienta końcowego obróbka metali to pozycja w kosztorysie. Warto mieć świadomość, że cena materiału to tylko składowa. Czasami tańsza stal jest tak trudna w obróbce (niska skrawalność), że koszt roboczogodzin maszyny CNC przewyższy oszczędności na surowcu. Z kolei droższe stopy aluminium, dedykowane do obróbki skrawaniem, pozwalają na tak szybką pracę, że finalny koszt detalu spada.

Dlatego w DWJ Narzędziownia zawsze doradzamy na etapie projektu. Analizujemy, czy wybrany gatunek jest optymalny, czy obróbka metali danego typu nie wygeneruje niepotrzebnych kosztów i czy nie warto zamienić materiału na taki, który przy zachowaniu parametrów wytrzymałościowych, będzie łatwiejszy w produkcji.

Dlaczego doświadczenie w obróbce metali jest kluczowe?

W DWJ Narzędziownia obróbka metali to nie tylko mechaniczne uruchomienie programu napisanego przez system CAM. To przede wszystkim dobór odpowiedniej strategii technologicznej. Błędy na etapie planowania procesu są kosztowne. Zły dobór parametrów dla stali nierdzewnej może utwardzić powierzchnię tak, że detal trafi na złom. Złe chłodzenie przy aluminium może zniszczyć partię materiału przez zakleszczenie wiórów.

Nasze doświadczenie pozwala nam unikać tych pułapek. Obróbka metali w naszym wykonaniu to proces przewidywalny, powtarzalny i bezpieczny dla powierzonego materiału.

Kompleksowa obróbka metali w DWJ – Twoja przewaga

Niezależnie od tego, czy potrzebujesz skomplikowanego korpusu z aluminium lotniczego, precyzyjnej elektrody miedzianej, czy hartowanego elementu formy wtryskowej ze stali narzędziowej – jesteśmy gotowi podjąć wyzwanie. Obróbka metali to nasza pasja i codzienna praca, w której dążymy do perfekcji.

Rozumiemy niuanse materiałowe. Wiemy, jak zachowuje się metal pod wpływem temperatury i sił skrawania. Potrafimy dobrać proces tak, aby był on ekonomicznie uzasadniony dla klienta, a technicznie wykonalny z najwyższą precyzją. Jeśli szukasz partnera, który poradzi sobie zarówno z twardą stalą, jak i wymagającą miedzią – skontaktuj się z nami. Sprawdź, jak nowoczesna obróbka metali w wydaniu DWJ Narzędziownia może usprawnić Twoją produkcję i podnieść jakość Twoich wyrobów.