CNC-Bearbeitung von Messing wird häufig in Branchen verwendet, die hohe Präzision, hervorragende Oberflächengüte und zuverlässige Leistung erfordern, von elektronischen Steckern bis hin zu Komponenten für die Flüssigkeitssteuerung. Messing wird oft als einer der am einfachsten zu bearbeitenden Werkstoffe angesehen; allerdings bedeutet “einfach zu bearbeiten” nicht automatisch “einfach zu optimieren”.”
In der Tat, viele Hersteller bei der Messingbearbeitung immer noch auf Probleme wie Kettenbildung, unterschiedliche Oberflächenqualität, übermäßigen Werkzeugverschleiß und lange Zykluszeiten stoßen. Diese Probleme sind selten auf das Material selbst zurückzuführen, sondern in der Regel das Ergebnis schlechter Bearbeitungsstrategien.
Ob Sie ein Ingenieur, ein Hersteller oder ein Einkäufer bei der Beschaffung sind kundenspezifisches CNC-Teils ist es wichtig zu wissen, wie Messing funktioniert. Zum Glück deckt dieser Leitfaden die wichtigsten Prozesse, Materialqualitäten und Tipps zur Bearbeitung von Messing ab.
Materialeigenschaften von Messing und Bearbeitungsverfahren
Bei Messinglegierungen werden Kupfer und Zink (manchmal mit Blei oder Zinn) gemischt, um ein Material zu schaffen, das weicher als Stahl, aber stark genug für strukturelle Anwendungen ist.
Wichtige Eigenschaften, die die Bearbeitung beeinflussen
Nach Angaben der Verein zur Entwicklung von Kupfer, Messinglegierungen weisen mehrere Eigenschaften auf, die sie für Präzisionsarbeiten geeignet machen.
Im Folgenden finden Sie eine Zusammenfassung dieser Eigenschaften und ihrer Auswirkungen auf die CNC-Bearbeitung von Messing.
| Eigentum | Beschreibung | Auswirkungen auf die CNC-Bearbeitung |
|---|---|---|
| Bearbeitbarkeit | Leichtes Schneiden mit geringer Kraft | Die Vorschubgeschwindigkeiten erreichen 600-800 IPM, und die Werkzeuge halten länger als bei Stahl |
| Oberflächengüte | Glatt nach der Bearbeitung | Wird oft ohne Nachbearbeitung geliefert |
| Korrosionsbeständigkeit | Bildet eine schützende Oxidschicht | Funktioniert in der Schifffahrt, im Sanitärbereich und im Außenbereich ohne Beschichtungen |
| Wärmeleitfähigkeit | Leitet die Wärme effizient ab (100-125 W/m-K) | Weniger Hitzestau beim Schneiden |
| Elektrische Leitfähigkeit | Mäßig (15-28% IACS) | Geeignet für elektrische Teile, die mechanische Festigkeit benötigen |
Gängige CNC-Bearbeitungsverfahren für Messing
Die CNC-Bearbeitung von Messing beginnt mit einem CAD-Modell, das dann in G-Code, Das ist die Sprache, die CNC-Maschinen verstehen. Die Maschine schneidet, fräst, dreht oder bohrt dann das Messingwerkstück gemäß den programmierten Werkzeugwegen.
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CNC-Fräsen: Im Gegensatz dazu ist das CNC-Fräsen in der Lage, ziemlich komplexe Formen wie Schlitze, Taschen oder sehr detaillierte äußere Merkmale herzustellen. Messing lässt sich zwar sehr gut bearbeiten, aber aufgrund seiner hohen Duktilität kann es manchmal zu kleinen Graten an den Kanten kommen, insbesondere beim letzten Durchgang.
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CNC Drehen: Das CNC-Drehen ist nach wie vor das beliebteste Verfahren für Messing, insbesondere bei der Verwendung von Stangenmaterial zur Herstellung runder Teile. Da Messing einen geringeren Schnittwiderstand aufweist und ein frei zerspanbares Material ist, kann das Drehen mit hohen Geschwindigkeiten durchgeführt werden, ohne dass die Qualität der Oberflächenbeschaffenheit beeinträchtigt wird. Genau wie das CNC-Fräsen von Messing wird dieses Verfahren unter anderem zur Herstellung von Buchsen, Verbindungsstücken und Fittings verwendet.
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CNC-Bohrungen: Das Bohren und Gewindeschneiden in Messing ist ebenfalls sehr produktiv, da dieses Material kurze, gut gebrochene Späne erzeugt. Daher ist das Risiko einer Spanverschleppung minimal, und die Bohrung ist viel einfacher als bei elastischeren Werkstoffen.
Beste Messingsorten für die CNC-Bearbeitung
Die verschiedenen Messingsorten bieten ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Bearbeitbarkeit und anderen Eigenschaften. Das bedeutet, dass Sie die richtige Sorte sorgfältig auswählen sollten, je nachdem, ob Sie maximale Geschwindigkeit, spezifische Umweltbeständigkeit oder besondere mechanische Eigenschaften benötigen.
Hier ist eine einfache Tabelle zur Orientierung:
| Messing Qualität | Allgemeiner Name | Bewertung der Bearbeitbarkeit | Beste Anwendungsfälle |
|---|---|---|---|
| C360 | Freischneiden von Messing | Ausgezeichnet (100% Standard) | Präzisionsteile, Ventilschäfte, Zahnräder, Schraubmaschinenarbeiten |
| C260 | Patrone Messing | Gut (80% von C360) | Umgeformte Komponenten, Gehäuse, Beschläge, Kühlerkerne |
| C230 | Rotes Messing | Mäßig (70% von C360) | Dekorative Verkleidung, Sanitärarmaturen, architektonische Elemente |
| C464 | Marine-Messing | Gut (75% von C360) | Marine Hardware, Propeller und Pumpenteile in Salzwasser |
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Die C360 dominiert die Präzisionsarbeit, da ihr Bleigehalt von 2,5-3,7% Späne bricht und die Reibung verringert. Außerdem bearbeitet diese Sorte 40-60% schneller als Stahl bei Oberflächengeschwindigkeiten von 500-800 SFM mit Hartmetallwerkzeugen, was ideal ist für CNC-Drehen und Schraubvorgänge.
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Die C260 Patronenmessing enthält 70% Kupfer und 30% Zink. Während es im Vergleich zu C360 eine geringe Bearbeitbarkeit aufweist, bietet es eine bessere Formbarkeit, was es ideal macht für Teile, die tiefgezogen oder gestanzt werden müssen.
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Die Rotguss hat einen Kupfergehalt von 85% und bietet eine bessere Korrosionsbeständigkeit, auch wenn es eine geringere Schnittgeschwindigkeit hat.
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Die Marine-Messing fügt etwa 1% Zinn hinzu, um der Korrosion durch Salzwasser zu widerstehen, was es ideal für Schiffsteile macht.
Die größten Herausforderungen bei der CNC-Bearbeitung von Messing
Manchmal sind Probleme bei der CNC-Bearbeitung von Messing sehr schwer zu erkennen, aber wenn sie nicht richtig gelöst werden, werden die Oberflächengüte, die Maßgenauigkeit und die Gesamteffizienz der Produktion beeinträchtigt.
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Gratbildung: Obwohl Messing kurze, leicht zu handhabende Späne ergibt, kann es aufgrund seiner Weichheit und Duktilität kleine Kanten entwickeln Grate beim Fräsen und Bohren. Diese Grate sind in der Regel klein, aber wenn die Oberfläche sehr hochwertig oder die Montage sehr präzise ist, müssen die Teile möglicherweise erneut entgratet werden.
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Kratzen der Oberfläche: Da Messing viel weicher ist als rostfreier Stahl, Bei der Schlichtbearbeitung kann es sehr leicht zu Bearbeitungsspuren, Spänenachschnitten oder Werkzeugspuren kommen. Selbst wenn die Bearbeitungsparameter korrekt sind, kann eine schlechte Spanabfuhr oder Werkzeugverschleiß die Oberfläche am Ende verderben.
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Pflege von enge Toleranzen: Mit seinen geringen Schnittkräften und seiner guten Wärmeleitfähigkeit verändert Messing seine Abmessungen während des Bearbeitungsprozesses nicht wirklich. Jedoch können Dinge wie das Verbiegen eines Werkzeugs, das Wackeln der Maschine oder sogar kleine Änderungen des Werkzeugwegs das Präzisionsniveau beeinträchtigen, insbesondere bei sehr hohen Geschwindigkeiten oder bei der Bearbeitung von sehr kleinen Merkmalen.
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Schwierigkeit bei der Bearbeitung dünnwandige Teile: Obwohl Messing im Allgemeinen ein relativ leicht zu bearbeitendes Metall ist, ist es weniger steif als andere härtere Metalle, so dass sich dünne Teile infolge der Schnittkräfte verbiegen können. Bei extrem präzisen Anwendungen kann schon eine sehr geringe Durchbiegung dazu führen, dass die Teile außerhalb der zulässigen Toleranzgrenzen liegen.
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Gleichgewicht zwischen Werkzeugstandzeit und Prozesseffizienz: Da Messing ein relativ leicht zu bearbeitendes Material ist, besteht eine natürliche Tendenz, die Schnittgeschwindigkeiten immer weiter zu erhöhen. Wenn jedoch Dinge wie die Vorschubgeschwindigkeit, die Werkzeuggeometrie und die Schnittstrategie nicht sehr gut kontrolliert werden, kann das Werkzeug recht schnell verschleißen, und die Endergebnisse können von einer Charge zur anderen recht unterschiedlich ausfallen.
Fortgeschrittene Strategien für die CNC-Bearbeitung von Messing
Um das Beste aus der CNC-Bearbeitung von Messing herauszuholen, müssen verschiedene Verfahren angewandt werden.
Optimieren Sie Feeds und Geschwindigkeiten
Für die CNC-Bearbeitung von Messing gibt es keinen einzigen “besten” Schnittparameter. Vielmehr sollten Vorschübe und Drehzahlen je nach Hauptziel geändert werden, d. h. je nachdem, ob es darum geht, eine maximale Produktion, eine bessere Oberflächengüte oder eine längere Werkzeugstandzeit zu erreichen.
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In der Massenproduktion kann Messing mit vergleichsweise hohen Liniengeschwindigkeiten und Vorschubschritten geschnitten werden, da es einen geringen Widerstand gegen das Schneiden aufweist und die Spanbildung hervorragend ist.Typische Schnittgeschwindigkeiten für die spanlose Bearbeitung von Messing (wie C360) liegen im Bereich von 150-300 m/min (500-1000 SFM) bei der Verwendung von Hartmetallwerkzeugen, wobei die Vorschubgeschwindigkeiten üblicherweise zwischen 0,05-0,25 mm/Umdrehung (0,002-0,010 Zoll/Umdrehung) je nach Werkzeugdurchmesser und Einsatzart.
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Wenn das Hauptziel die Oberflächengüte ist, sollten die Vorschubgeschwindigkeiten (z. B. 0,02-0,08 mm/U) verringert und leichte Schlichtdurchgänge (z. B., 0,1-0,3 mm Schnitttiefe) könnten letztlich viel bessere, empfindlichere Oberflächen entstehen.
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Um die Standzeit zu verlängern, ist es besser, moderate Drehzahlen in Kombination mit einer gleichmäßigen Spanbelastung beizubehalten, als die Parameter ständig bis an ihre Grenzen zu verändern.
Werkzeugweg-Optimierung
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Steigfräsen wird bei der Bearbeitung von Messing im Allgemeinen dem herkömmlichen Fräsen vorgezogen, da es eine bessere Oberflächengüte erzeugt und die Gratbildung an den Kanten reduziert.
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Bei Schruppbearbeitungen helfen adaptive Räumstrategien, eine konstante Werkzeugbelastung aufrechtzuerhalten, wobei der radiale Eingriff in der Regel bei 10-30% des Werkzeugdurchmessers, was sowohl die Effizienz als auch die Lebensdauer der Werkzeuge verbessert.
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Die Gratkontrolle ist ein weiterer wichtiger Aspekt. Techniken wie Auftragen einer leichten Endbearbeitung (Frühjahrsdurchgang) von etwa 0,02-0,05 mm, Durch die Optimierung der Schnittrichtung und die Minimierung aggressiver Austritte kann der Nachbearbeitungsaufwand erheblich reduziert werden.
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Zusätzlich, Kontrolle des Eintritts und Austritts von Werkzeugen-wie die Verwendung von Rampenwinkeln von 2°-5° oder schraubenförmige Eintrittswege - können die Stabilität verbessern und die lokale Belastung des Werkzeugs verringern.
Optimierung der Oberflächengüte
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Eine Möglichkeit zur Erzielung feiner Oberflächengüten ist die Erhöhung der Spindeldrehzahlen und die Verringerung des Vorschubs pro Zahn bei der Fräsbearbeitung auf etwa 0,010,03 mm/Zahn.
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Eine gängige Technik ist die Verwendung eines Federdurchgangs. Dabei wird ein sehr leichter Schnitt durchgeführt, ohne das Werkzeug zu bewegen. Dadurch können geringfügige Werkzeugauslenkungen eliminiert, die Maßgenauigkeit erhöht und die Oberflächenkonsistenz verbessert werden.
Ein optimierter CNC-Bearbeitungsprozess für Messing ist oft in der Lage, Folgendes zu produzieren Oberflächenrauhigkeit Ebenen um Ra 0,8-1,6 μm, Dadurch werden sekundäre Polierschritte minimiert oder sogar überflüssig.
Strategie für den Werkzeugbau: Geometrie ist wichtiger als die Beschichtung
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Hartmetallwerkzeuge haben eine Reihe von Vorteilen gegenüber Schnellarbeitsstahl (HSS), vor allem die Steifigkeit des Körpers und die die Fähigkeit der Schneiden, auch bei hohen Temperaturen scharf zu bleiben hohe Geschwindigkeiten. Die Kanten der Werkzeuge sollten scharf sein, der Spanwinkel hoch (in der Regel 1020 positiv) und die Spannuten poliert, damit sie optimal auf Messing arbeiten.
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Beschichtete Werkzeuge sind für Messing nicht immer erforderlich. In der Tat arbeiten unbeschichtete oder polierte Werkzeuge in den meisten Fällen recht effektiv oder manchmal sogar besser, da Messing von Natur aus ein reibungsarmes Material ist. Bei der Auswahl der Werkzeuge kommt es also mehr auf die Schnittleistung als auf die Verschleißfestigkeit an.
Strategien für Dünnwand- und Präzisionsbearbeitungen
- Eine der wirksamsten Methoden zur Minimierung der Verformung durch Reduzierung der Schnittkräfte. Dies kann durch die Verwendung von leichteren Abstufungen (z. B. 30% der Wandstärke), schärferen Werkzeugen und stabilen Werkzeugwegen erreicht werden.
- Außerdem, ordnungsgemäße Unterstützung des Werkstücks und die Vermeidung von zu aggressiven Bearbeitungen in den Bereichen ohne Abstützung sind weitere Möglichkeiten, um die Genauigkeit der Abmessungen zu gewährleisten.
- Präzisionsbearbeitung erfordert stabile Werkzeugwege und Reduzierung der Vibrationen in der Maschine so weit wie möglich.
Weitere Tipps und Praktiken, die Sie berücksichtigen sollten, sind:
- Chip-Verwaltung: Feine Späne sammeln sich schnell an und können die Werkzeuge behindern. Daher benötigen Sie einen Luftstrom, um die Späne aus den Taschen zu entfernen, oder eine Kühlmittelflut, um die Späne effektiv zu spülen.
- Behalten Sie Sicherheit: Dabei geht es vor allem um den Umgang mit der Bleiexposition durch bleihaltige Legierungen. Kurz gesagt, sorgen Sie für eine angemessene Belüftung, um die in der Luft befindlichen Partikel aufzufangen, und verwenden Sie Nasswischen anstelle von Druckluft. Dennoch sollten sich die Mitarbeiter vor dem Essen die Hände waschen und Atemschutzmasken verwenden, insbesondere bei der Bearbeitung großer Mengen in engen Räumen.
- Temperaturkontrolle: Die Temperatur beeinflusst die Präzision der Arbeit. Lassen Sie also Werkstücke und Werkzeuge bei gleichbleibenden Temperaturen stabilisieren, bevor Sie die Maße überprüfen. Bei extrem engen Werkstücken (±0,0005 Zoll) wird diese Variable durch temperaturgesteuerte Umgebungen eliminiert.
Anwendungen von CNC-gefrästen Messingteilen
Bearbeitete Teile aus Messing finden in verschiedenen Branchen Anwendung.
Sanitäranlagen und Flüssigkeitssysteme: Die Korrosionsbeständigkeit von Messing macht es ideal für die Herstellung von Fittings, Ventilen und Durchflussregelungen. Klemmringverschraubungen und Adapter aus C360 oder DZR-Messing halten jahrzehntelang dicht.
Elektrische Anschlüsse: Messing bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Leitfähigkeit und mechanischer Festigkeit für Anschlussklemmen, Buchsenkontakte und Steckergehäuse. Es hält wiederholten Steckzyklen stand und bleibt auch bei Temperaturschwankungen formstabil.
Mechanische Komponenten: Messing weist selbstschmierende Eigenschaften auf und wird daher bevorzugt für die Herstellung von Buchsen, Lagern und Verschleißflächen verwendet. Auch Schlosskomponenten profitieren von der Korrosionsbeständigkeit und der präzisen Bearbeitbarkeit.
Dekorativ und architektonisch: Messing hat ein goldenes Aussehen, was es für die Herstellung von Türgriffen, Türschildern, Geländern und Verkleidungen sehr nützlich macht. Noch besser: Die CNC-Bearbeitung von Messing ermöglicht die Herstellung komplizierter Muster für verschiedene architektonische Anwendungen.
Anwendungen in der Schifffahrt: Marine-Messing hält Salzwasser stand, das Stahl oder Aluminium korrodieren lässt. Daher sind Propeller, Pumpengehäuse und Decksbeschläge über Jahrzehnte hinweg korrosionsbeständig.
Messing und andere Materialien: Wann man es wählen sollte
Auswahl des Materials spielt bei der CNC-Bearbeitung eine entscheidende Rolle, insbesondere wenn es um das Abwägen der Leistung geht, Kosten, und Verarbeitbarkeit. Messing wird oft mit anderen Metallen wie Aluminium und Kupfer verglichen, da sie sich ähnlich bearbeiten lassen.
| Faktor | Messing | Aluminium | Rostfreier Stahl | Kupfer |
|---|---|---|---|---|
| Bearbeitbarkeit | Ausgezeichnet (freischneidend) | Sehr gut | Mäßig bis schwierig | Schwierig (gummiartig) |
| Oberfläche | Ausgezeichnet, leicht zu polieren | Gut | Gut, aber mit Aufwand verbunden | Angemessen (Verschmierungsprobleme) |
| Stärke | Mäßig | Mäßig | Hoch | Niedrig |
| Abnutzungswiderstand | Gut | Niedrig | Ausgezeichnet | Niedrig |
| Korrosionsbeständigkeit | Ausgezeichnet | Gut | Ausgezeichnet | Gut |
| Wärmeleitfähigkeit | Hoch | Sehr hoch | Niedrig | Extrem hoch |
| Gewicht | Schwer | Sehr leicht | Schwer | Schwer |
| Kosten | Mittel-hoch | Niedrig-mittel | Hoch | Hoch |
Verwenden Sie Messing CNC-Bearbeitung, wenn:
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Sie benötigen eine hervorragende Oberflächengüte direkt aus der Bearbeitung mit minimaler Politur
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Das Teil erfordert enge Toleranzen und Maßhaltigkeit
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Abriebfestigkeit wichtig ist (z. B. bewegliche oder mit Gewinde versehene Bauteile)
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Die Anwendung umfasst Feuchtigkeit oder korrosive Umgebungen
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Sie wollen zuverlässige Spankontrolle und Prozess Konsistenz in Produktion
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Der Entwurf umfasst feine Merkmale oder Präzisionsgewinde
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Die Nachbearbeitung muss minimiert werden, um die Gesamtproduktionsschritte zu reduzieren.
Zusammenarbeit mit FS Fab für CNC-Bearbeitungsdienstleistungen für Messing
Präzisionsgefertigte CNC-Messingteile – Drehteile für die Luft- und Raumfahrt sowie die Automobilindustrie
Messing funktioniert gut in CNC-Maschinen weil es sauber schneidet, rostfrei ist und Strom gut leitet. Außerdem geht es bei der Wahl von Messing oft nicht nur um das Material selbst, sondern auch darum, wie es verwendet werden kann, um den Bearbeitungsprozess zu erleichtern und gleichbleibende Ergebnisse zu erzielen.
Wenn Sie andere Werkstoffe in Betracht ziehen oder die Leistung Ihrer derzeitigen Messingteile erhöhen wollen, ist eine sorgfältige Überprüfung Ihrer Bearbeitungsstrategie in der Regel der Schlüssel zur Verbesserung von Qualität und Effizienz.
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FAQs
Lässt sich Messing leicht CNC-bearbeiten?
Ja, Messing ist eines der am einfachsten zu bearbeitenden Metalle, wobei C360 Automatenmessing die Basis für die Bearbeitbarkeit von 100% bildet. Das liegt daran, dass die CNC-Bearbeitung von Messing hohe Schnittgeschwindigkeiten, lange Werkzeugstandzeiten und eine saubere Oberflächengüte ohne umfangreiche Nachbearbeitung bietet.
Welche Messingsorte ist für die Präzisionsbearbeitung am besten geeignet?
C360 Freischneidendes Messing eignet sich am besten für enge Toleranzen. Sein Bleigehalt sorgt für einen sauberen Spanbruch und reduziert die Kräfte. Für bleifreie Anforderungen bietet C260 jedoch eine gute Bearbeitbarkeit mit besserer Formbarkeit.
Müssen Messingteile nach der CNC-Bearbeitung nachbearbeitet werden?
Nicht unbedingt, denn viele Menschen verwenden die unbearbeitete Oberfläche direkt. Mit anderen Worten: Funktionelle Bauteile werden oft direkt montiert, während dekorative Anwendungen poliert oder klar beschichtet werden.
Welche Geschwindigkeiten und Vorschubgeschwindigkeiten werden für Messing empfohlen?
Bei Messing werden mit Hartmetallwerkzeugen 500-1000 Oberflächenmeter pro Minute erzielt. Andererseits können die Fräsvorschübe etwa 0,002-0,005 Zoll pro Zahn betragen, während die Drehvorschübe 0,004-0,012 Zoll pro Umdrehung betragen können. Die genauen Parameter hängen von der Werkzeuggeometrie und den Oberflächenanforderungen ab.
Warum Messing anstelle von Kupfer?
Im Allgemeinen ist Messing viel einfacher zu bearbeiten als Kupfer. Kupfer hat zwar eine bessere elektrische und thermische Leitfähigkeit, ist aber ein weiches und dehnbares Metall, das zum Verschmieren neigt und bei dem es recht schwierig ist, die Späne zu kontrollieren.
Was ist ein wesentlicher Nachteil von Messing?
Messing ist im Allgemeinen teurer als einige andere Materialien wie Aluminium. Es hat auch den Nachteil, dass es schwerer ist, was für Anwendungen, bei denen das Gewicht eine Rolle spielt, nicht unbedingt von Vorteil ist.
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