Miedź jako plastyczny materiał. Obróbka skrawaniem miedzi, czyli o skrawalności metali i obróbce CNC

Jednym z nich jest obróbka skrawaniem, czyli usuwanie nadmiaru materiału. Wyjaśniamy, od czego zależy podatność metali na skrawanie i jakie są wskaźniki skrawalności materiałów. Dowiecie się również, na czym polega obróbka miedzi CNC i jakie procesy  CNC oferuje Electris.

Obróbka skrawaniem i skrawalność

Metale można obrabiać wieloma metodami – np. odlewaniem, spawaniem czy skrawaniem. Obróbka skrawaniem polega na usuwaniu kolejnych warstw naddatku obróbkowego i zamienianiu go na wióry za pomocą odpowiednich narzędzi.

Skrawanie można podzielić na dwa rodzaje obróbki, które różnią się między sobą wielkością i liczbą ostrzy w narzędziach:

• obróbka wiórowa (np. toczenie, wiercenie, frezowanie);
• obróbka ścierna (np. szlifowanie, gładzenie).

Skrawalność jest natomiast wskaźnikiem podatności danego materiału na skrawanie, dzięki któremu uzyskamy pożądane właściwości obrabianej powierzchni. Z kolei skrawność to zdolność konkretnego narzędzia do skrawania innego metalu.

O podatności na skrawanie decydują takie właściwości materiałów jak na przykład: ich skład chemiczny i struktura, na którą wpływa technologia wytwarzania i przygotowania metalu do obróbki skrawaniem. Od tych czynników zależy granica plastyczności, twardość, przewodność ciepła i inne cechy materiału.

Dlaczego określenie podatności metalu na obróbkę skrawaniem jest istotne z punktu widzenia produkcji przemysłowej? Dzięki temu parametrowi wiemy, jakie materiały obrabiane wykorzystać, żeby osiągnąć pożądany czas obróbki skrawaniem i zwiększyć wydajność. To z kolei prowadzi do ograniczenia kosztów potrzebnych do wytworzenia metalowych komponentów.

Wskaźniki skrawalności materiałów

Zarówno skrawalność materiałów, jak i skrawność narzędzi ocenia się za pomocą tych samych kryteriów. Najważniejsze wskaźniki skrawalności to:

• opory skrawania – określają je siły skrawania, moc skrawania i moment skrawania, które są istotne z punktu widzenia wytrzymałości narzędzi i elementów obrabiarki oraz energii potrzebnej do usunięcia naddatku obróbkowego w określonej ilości;
• jakość obrobionej powierzchni – wiąże się m.in. z chropowatością skrawanego metalu;
• trwałość ostrza przy założonej prędkości skrawania, bądź okresowa prędkość skrawania przy założonym okresie trwałości ostrza;
• kształt wiórów powstających w procesie skrawania – ma wpływ na ryzyko uszkodzenia narzędzia do obróbki i obrabianego materiału, a także ryzyko spowodowania wypadku przy pracy; wiąże się też z kosztami magazynowania i przemieszczania wiórów.

Nie można jednoznacznie wyznaczyć kolejności wskaźników skrawalności pod względem ich wagi – w zależności od rodzaju i stopnia automatyzacji obróbki inne wskaźniki mogą zyskiwać na znaczeniu. Przykładowo przy obróbce zgrubnej najważniejszym kryterium są opory skrawania i okres trwałości ostrza, a przy obróbce dokładnej – jakość powierzchni po obróbce.

Oprócz tego wyróżniamy też kilka bezwzględnych wskaźników skrawalności, które pozwalają wybrać odpowiedni metal pod względem najlepszych parametrów skrawania:

• współczynnik tarcia,
• amplituda i częstotliwość drgań,
• właściwości mechaniczne metalu,
• współczynnik spęczenia wióra,
• temperatura w strefie skrawania.

Wskaźniki skrawalności miedzi i jej stopów

Czysta miedź jest uznawana za trudno skrawalną – tworzy długie i trudne do odprowadzenia wióry. Dużo większą podatnością na skrawanie charakteryzują się jej stopy. Przykładowo do produkcji zautomatyzowanej świetnie nadaje się miedź z dodatkiem ołowiu – wióry są wówczas łamliwe. Materiałem o korzystnych wskaźnikach skrawalności jest też mosiądz, czyli stop miedzi i cynku. Im więcej cynku, tym mniejsza chropowatość powierzchni skrawanego elementu. Stopem, w którym także uzyskujemy małą chropowatość jest brąz – połączenie miedzi z cyną bądź innymi metalami (zawartość miedzi na poziomie 80-90% wagowych). Na właściwości obrabianej powierzchni brązu szczególnie dobrze wpływa duża prędkość skrawania.

Dlaczego stopy miedzi wykazują dobrą podatność na obróbkę skrawaniem? Na powierzchni niektórych materiałów podczas skrawania tworzą się narosty (nalepienia), przez które siły i temperatura w procesie obróbki wzrastają, a w rezultacie uzyskana powierzchnia nie ma zadowalających właściwości. W przypadku stopów miedzi taki problem nie występuje, dzięki czemu skrawanie przebiega sprawnie i wydajnie – zarówno przy obróbce wiórowej, jak i ściernej.

Jeśli miedź posiada takie dodatki stopowe jak ołów, selen czy tellur, łamliwość wiórów i siły skrawania są mniejsze, a temperatura towarzysząca procesowi obróbki niższa. To wszystko w rezultacie prowadzi do jeszcze lepszej skrawalności.

Czym jest obróbka CNC i jakie ma zalety?

Obróbka CNC miedzi i innych metali polega na wykorzystaniu zaawansowanych maszyn sterowanych komputerowo do tworzenia precyzyjnych elementów. Proces wymaga starannego planowania, programowania i ustawienia, ale oferuje wiele korzyści w porównaniu z tradycyjnymi metodami obróbki, w tym większą precyzję, elastyczność i wydajność.

• Jedną z podstawowych korzyści jest możliwość tworzenia wysoce precyzyjnych i złożonych części o wąskich tolerancjach. Taki poziom precyzji może być trudny do osiągnięcia przy zastosowaniu tradycyjnych metod obróbki, które polegają na pracy ręcznej i są bardziej podatne na błędy ludzkie.
• Kolejną zaletą obróbki CNC jest jej zdolność do automatyzacji procesu produkcyjnego. Po wprowadzeniu pliku projektowego do maszyny CNC, można ją pozostawić, aby działała bez potrzeby stałego nadzoru lub ręcznych regulacji. 
• Obróbka CNC pozwala na dużą elastyczność produkcji, ponieważ może być wykorzystywana do wytworzenia zarówno dużych serii produkcyjnych, jak i małych, niewielkich partii a nawet pojedynczych sztuk. 

Jak wykonujemy obróbkę skrawaniem w Electris?

Usługa obróbki skrawaniem CNC w parku maszynowym Electris, to jeden z procesów, który oferujemy naszym Klientom. Dzięki obróbce miedzi i jej stopów za pomocą frezowania CNC, toczenia CNC, gięcia na naszych maszynach CNC, otrzymujemy bardzo dobre parametry skrawania, a co za tym idzie – odpowiednie właściwości obrabianych komponentów. Dysponujemy sterowanymi komputerowo maszynami obróbczymi CNC  3 – osiowymi (3 AX) oraz 5-osiowymi (5 AX), dzięki czemu realizujemy najbardziej wymagające projekty dla naszych klientów Nowoczesne maszyny pozwalają nam ograniczyć czas frezowania do niezbędnego minimum.