CNC加工中的棒材是什么？

在制造业中，原材料以不同的标准化几何形状供应，例如棒材、杆材或板材。原材料形状的选择取决于加工类型。例如，圆柱形零件通常使用圆棒，而扁平零件则使用板材或薄板。本文将重点介绍棒材在数控加工中的作用。

什么是棒料？

棒材是一种长而实心的产品，其横截面形状恒定。它的长度远大于宽度。棒材可以是圆形、六边形、扁平状或方形。棒材的横截面形状在其整个长度上保持一致。棒材坯料是指作为原材料供应用于制造和数控加工的材料形式。

棒材有什么用途？

这些棒材经过切割、加工和成型后，最终用于生产成品。例如，用圆棒制造轴。在制造过程中，还会用到焊接或弯曲等其他工艺。

棒材是由什么制成的？

这完全取决于具体的应用。棒材可以由钛、铝或钢等材料制成。在某些应用中，甚至会使用塑料棒材。

棒材有哪些不同的形状？

本节我们将逐一讨论棒材的各种形状。这些形状对于所需的精度和应用至关重要。

圆棒

下图显示了圆棒的外观：

圆棒的直径有多种规格，例如10毫米、20毫米等。生产这些圆棒的工艺包括热轧、冷拔和锻造。具体工艺取决于所需的精度和性能要求。这些圆棒易于加工成轴、螺栓、销钉等。

六角酒吧

这些是六角棒。这些棒材没有直径，只有对边距（A/F），即两个相对平面之间的距离。这些棒材用于制造管件、阀门、垫片和支架。

方酒吧

这种棒材有四个相等的边，横截面为正方形。其尺寸以边长衡量，例如 10 毫米 x 10 毫米。这类棒材常用于机械零件、结构支撑以及锻造和加工。请参考下图以便更好地理解：

扁钢

它也被称为矩形棒，因为它具有矩形截面。它宽而薄。当表面积比体积强度更重要时，它是首选材料。其常见应用包括支架、框架、板簧等。

棒材是如何制造的？

棒材是通过各种初级制造工艺生产的，每种工艺都会产生不同的机械性能、表面光洁度和尺寸精度。

热轧

热轧工艺使用钢坯或钢锭。首先，将它们加热到高于其再结晶温度，例如，钢的再结晶温度为 900-1200°C。然后，将它们送入一系列轧机。轧机的压缩力减小了钢坯的横截面积，并将其轧制成棒材。由于温度很高，轧制过程中不会产生裂纹。但这种工艺会导致尺寸精度较低，表面粗糙。

冷拔

热轧之后，采用冷拔工艺作为精加工工序。棒材在室温下通过模具拉伸，从而减小直径并改善其性能。由于应变硬化，强度和硬度增加，而延展性略有下降。

挤出加工

在此工艺中，利用压力和模具来生产复杂形状的棒材，例如六边形或定制型材。坯料在高温下通过模具并承受压力。该工艺常用于低熔点金属，例如铝。该工艺可获得表面光洁度极佳、尺寸精度高的产品。

铸造

热锻常用于生产细化晶粒结构、提高强度和韧性的棒材。将炽热的钢坯置于压力机或锻锤下，利用压缩力将其锻造成棒材。

棒材形状如何影响数控加工？

棒材的形状会影响数控加工工艺的选择。让我们来探讨一下棒材的形状对于数控加工的重要性：

数控加工选型

棒材的形状是决定加工精度、准确度、易加工性和经济性的基础。每台数控机床的加工能力各不相同，因此正确选择棒材形状至关重要。

数控车削圆棒

在制造业中，圆棒材被认为是数控车削加工的最佳材料，因为：

• 该几何体本身就是轴对称的。
• 制造产品（如轴等）所需的材料更少。
• 工作时，它旋转平稳，因此不会出现不平衡。

圆棒材在数控车削加工中具有以下优点：表面光洁度好、刀具磨损少、加工成本低。

数控铣削方棒

由于方棒对加工面的平整度要求较高，机械师在进行数控铣削加工时更倾向于使用方棒。其次，方棒常用于生产键、支架、块等零件。方棒易于用虎钳夹紧。由于其表面平整，所需的加工量也较少。另一个显著优势是能够更好地控制加工面上的尺寸。

数控铣削和车削六角棒

六角棒材因其加工效率高、夹持力强且功能齐全，是数控铣削和车削加工的首选工具。在数控车削加工中，六角棒材可用于加工：

• 坚果
• 螺栓头
• 配件

对于数控铣削操作而言，六角棒具有平面、易于夹紧和分度等优点。

数控铣削扁钢

数控铣床最适用于加工平面、边缘和型材。扁钢属于近净成形件，因此需要去除的材料较少。它们是铣削加工的理想选择，例如端面铣削、开槽和型腔加工以及轮廓切割等。

棒材：数控加工零件

本节重点介绍通过不同形状的杆件制作的不同设计的各个部分。

圆柱零件

通过圆棒加工和数控车削，可以制造出其中一些圆柱形零件：

• 轴和车轴（变速器轴、电机轴和泵轴）

这些零部件用于汽车、制造机械和发电厂。

• 衬套和套筒

普通衬套和间隔套筒是这类零件的常见例子。重型机械、纺织业和建筑设备都使用这些零件。

平面零件

利用数控铣削工艺，通过方棒加工出各种平面零件，例如刀架、夹具、键槽组件和液压歧管。这些零件广泛应用于数控加工车间、汽车制造和动力传动等行业。

六边形特征零件

六边形特征部件包括：

• 六角头螺母和六角螺母
• 液压和气动接头
• 阀体

建筑、石油天然气和化工厂都会用到这些六边形部件。这些部件的生产需要用到六边形钢棒。

扁钢支架零件

扁平支架用于生产数控加工产品：

• L型支架（角支架），用于建筑和家具制造
• U型支架，用于石油天然气和管道行业
• 用于汽车和电气系统的安装支架

之所以使用扁钢，是因为它们本身就具有宽而平的表面，因此只需要弯曲和数控加工即可达到最终形状。

数控加工中棒材的局限性

棒材因其几何形状，在加工过程中具有诸多优势；然而，根据零件设计的不同，它也存在一些局限性。这些缺点包括：

材料浪费严重

材料损耗高是指棒材与最终产品形状不匹配。例如，对于采用铸造或锻造工艺制造的几何形状复杂的矩形零件，如果棒材是圆形的，则材料浪费会非常严重。对于矩形零件，并非所有横截面都能被利用，因此会造成大量材料浪费。此外，在数控加工（如钻孔、铣削等）中执行的减材制造也会导致材料损耗。

形状限制

棒材的几何形状限制了棒材的选择范围。例如，圆棒由于其沿长度方向横截面均匀，是最佳选择，常用于制造轴等部件。但现代零部件由于几何形状复杂，横截面存在差异，因此，如果无法通过棒材加工获得所需的零件几何形状，圆棒就不是理想的选择。

棒材与其他材料形状

本节深入探讨了棒材与其他形状材料之间的区别。

酒吧与餐盘

棒材是指截面均匀的长条状金属件，而表面积较大、厚度较厚的金属件则称为板材。其他区别见下表：

酒吧与管子

管材是一种中空圆柱形金属制品，其壁厚均匀。其他区别见下表：

棒材与线材

金属丝是一种直径非常细的金属制品。其他区别见下表：

如何选择适合数控加工的棒材

棒材形状选择不当会导致大量材料浪费，造成经济损失。为了在数控加工过程中弥补或避免材料浪费，请遵循以下提示：

定义零件几何形状

由于棒材的几何形状与产品的最终形状直接相关，因此需要考虑棒材的初始几何形状。例如，如果产品是圆柱形的（如轴），或者需要沿长度方向具有均匀的横截面，则应储备圆棒；对于矩形部件，则应储备扁棒，以此类推。

选择合适的条形

棒材的形状应根据最终产品的形状来选择。例如，用于制造键槽的棒材应为方形或扁平状；用于生产六角螺母的棒材应为六边形。

选择合适的材料

要选择合适的材料，必须了解产品的应用。例如，如果主要要求是硬度，那么棒材应选用高碳钢、镍基合金等。对于高重量强度要求，铝和钛是棒材的理想选择。

选择合适的尺寸

为避免材料损耗过大，应仔细评估棒材尺寸。例如，如果所需轴的直径为25mm，则应选择27-28mm的棒材；这样可以减少材料损耗，提高尺寸精度。

评估成本

仔细评估上述因素后，最终评估成本。评估内容包括原材料价格、加工时间、废料、刀具和运营效率。

在原型制作中使用棒材的优势

在制造业中，新产品正式投产前，首先要制作原型。让我们来看看棒材的使用如何有利于这一步骤：

立即可加工

对于圆柱形产品，例如轴，用棒材制作原型非常容易，因为它已经接近最终形状。因此，可以直接进行机械加工，从而节省原型制作的时间和精力。

无需定制模具

标准棒材几何形状无需定制预成型件或模具，即可使用通用切削刀具直接加工零件。

可预测维度

由于杆件尺寸在整个结构中保持一致，因此尺寸具有可预测性。这有助于缩短加工时间，提高精度和准确度。

结语

对于高精度产品而言，棒材至关重要，因为棒材在整个结构中尺寸保持一致。这些棒材可以是方形、矩形或圆形等。由于棒材本身已是标准形状，因此所需的加工量较少；但如果最终产品的形状不同，则棒材的材料浪费会很高。棒材也常用于原型制作，因为无需定制模具，且尺寸可预测。拓发可将棒材加工成各种形状，例如圆柱体、圆锥体、圆盘、套筒以及螺纹等特征。

常见问题解答

如何弯曲扁钢？

扁钢坯料可以通过手工弯曲、折弯机弯曲、滚压弯曲或液压弯曲机进行弯曲。

什么是6061铝圆棒？

这是一批圆棒材，材质为6061铝合金。6061铝合金是一种高强度铝合金。

棒材的成本是多少？

棒材的成本因形状和材质而异。如果棒材是低碳钢，则其成本为每公斤 1 美元。