Wskazówki, jak uniknąć deformacji części aluminiowych w obróbce CNC

Stop aluminium jest obecnie wykorzystywany w wielu dziedzinach i stanowi podstawowy surowiec w przemyśle obróbki CNC. Jednakże, w porównaniu z innymi metalami, ma niską twardość i ogromną wartość rozszerzalności cieplnej, co sprawia, że obróbka części precyzyjnych ze stopu aluminium jest podatna na odkształcenia produktu. Istnieje wiele przyczyn deformacji części precyzyjnych ze stopów aluminium, które są związane z materiałem, warunkami produkcji, kształtem części i wydajnością cieczy chłodząco-smarującej. Dlatego, aby zmniejszyć deformację obróbki, producenci części precyzyjnych ze stopów aluminium mogą podjąć różne środki i ulepszyć proces, aby osiągnąć cel, jakim jest zmniejszenie deformacji. Oto kilka metod, które mogą zmniejszyć deformację części ze stopów aluminium w obróbce CNC.

Zmniejszanie naprężeń wewnętrznych w aluminiowych częściach nieoszlifowanych

Naprężenia wewnętrzne części nieobrobionych mogą być częściowo wyeliminowane przez naturalne lub sztuczne starzenie i obróbkę wibracyjną. Skutecznym procesem jest również obróbka wstępna. W przypadku większych szorstkich części aluminiowych, odkształcenia po obróbce są również duże. Jeżeli nadmiar materiału aluminiowego zostanie wycięty z części nieobrobionej, można uzyskać precyzyjne tolerancje i poprawić odkształcenia. Po pewnym czasie część ciśnienia wewnętrznego również zostanie uwolniona.

Poprawa zdolności skrawania narzędzi skrawających

Materiał i parametry geometryczne narzędzi skrawających mają istotny wpływ na siłę i ciepło skrawania. Prawidłowy dobór narzędzi skrawających jest bardzo ważny, aby zmniejszyć odkształcenia skrawania części.

Parametry geometryczne, które wpływają na wydajność narzędzia:

Czoło Kąt:

Kąt przedni musi być prawidłowo skonfigurowany, aby zachować wytrzymałość ostrza, w przeciwnym razie ostre krawędzie będą się zużywać. Pod warunkiem zachowania wytrzymałości krawędzi, kąt natarcia powinien być odpowiednio duży. Z jednej strony umożliwia to szlifowanie ostrych krawędzi. Z drugiej strony, może zmniejszyć deformację cięcia, sprawić, że wióry będą gładko usuwane, a następnie zmniejszyć siłę i temperaturę cięcia. Nie zaleca się stosowania narzędzi o ujemnym kącie natarcia.

Kąt tylny:

Wielkość kąta natarcia ma bezpośredni wpływ na zużycie boczne i jakość obróbki. Grubość skrawania jest ważnym parametrem, który należy wziąć pod uwagę podczas konfigurowania kąta natarcia. Podczas frezowania zgrubnego, ze względu na duży posuw, duże obciążenie skrawania i wysoką ilość wydzielanego ciepła, narzędzie musi mieć dobre warunki do odprowadzania ciepła, dlatego należy wybrać mniejszy kąt natarcia. Przy frezowaniu dokładnym wymagane są ostre krawędzie, aby zmniejszyć tarcie między bokiem a obrabianą powierzchnią i ograniczyć odkształcenia sprężyste. Dlatego należy wybrać większy kąt wypukłości.

Kąt pochylenia:

Aby frezowanie przebiegało gładko i aby zmniejszyć siłę frezowania, kąt spirali powinien być jak największy.

Kąt wejścia:

Odpowiednie zmniejszenie kąta wejścia może poprawić warunki odprowadzania ciepła i obniżyć średnią temperaturę w obszarze obróbki.

Ulepszanie struktury narzędzi skrawających

Zmniejsz liczbę zębów frezów i zwiększ przestrzeń na wióry.

Ze względu na dużą plastyczność materiału, jakim jest aluminium, oraz duże odkształcenia skrawania podczas obróbki wymagana jest większa przestrzeń na wióry. Dlatego promień dna rowka wiórowego powinien być większy, a liczba zębów frezów mniejsza.

Promień dna zbiornika powinien być większy, a liczba zębów frezów mniejsza. Na przykład we frezie o średnicy 20 mm lub mniejszej stosuje się dwa zęby tnące, a we frezie o średnicy 30-60 mm - trzy zęby tnące, aby uniknąć deformacji cienkościennych części ze stopu aluminium z powodu zatykania się wiórami.

Precyzyjne szlifowanie zębów frezów

Chropowatość krawędzi skrawającej jest mniejsza niż Ra = 0,4um. Przed użyciem nowego narzędzia tnącego należy delikatnie przetrzeć przednią i tylną powierzchnię zębów tnących drobnoziarnistą podziałką, aby usunąć zadziory i drobne ślady ząbkowania, które pozostały po szlifowaniu zębów tnących. W ten sposób można nie tylko zmniejszyć ciepło skrawania, ale także stosunkowo zmniejszyć odkształcenia skrawania.

Ścisła kontrola norm zużycia narzędzi.

Po zużyciu narzędzia zwiększa się chropowatość powierzchni przedmiotu obrabianego, wzrasta temperatura skrawania i zwiększa się odkształcenie przedmiotu obrabianego. Dlatego oprócz wyboru materiałów narzędziowych o dobrej odporności na zużycie, norma zużycia narzędzia nie powinna być większa niż 0,2 mm, w przeciwnym razie łatwo jest wytworzyć krawędzie wiórów. Podczas skrawania za pomocą frezowania CNC lub toczenia CNC temperatura obrabianego przedmiotu nie powinna przekraczać 100°C, aby zapobiec jego deformacji.

Ulepsz metodę mocowania obrabianego przedmiotu.

W przypadku cienkościennych aluminiowych elementów o słabej sztywności można zastosować następujące metody mocowania w celu zmniejszenia deformacji:

W przypadku cienkościennych części tulei do obróbki CNC, jeśli do mocowania w kierunku promieniowym używa się trójszczękowego uchwytu samocentrującego lub uchwytu sprężynowego, po zwolnieniu go po obróbce przedmiot obrabiany nieuchronnie ulegnie deformacji. W tym momencie należy zastosować metodę dociskania osiowego powierzchni czołowej o dobrej sztywności. W zależności od położenia otworu wewnętrznego części wykonuje się trzpień gwintowany, aby zlokalizować otwór wewnętrzny części. Wprowadza się go do wewnętrznego otworu części. Płyta pokrywowa służy do ściśnięcia powierzchni czołowej, a nakrętka do dokręcenia wstecznego. Podczas obróbki zewnętrznego okręgu można uniknąć odkształceń zaciskowych i uzyskać zadowalającą dokładność obróbki.

Ponadto można również stosować metody napełniania. W celu poprawienia sztywności procesu w przypadku cienkościennych przedmiotów obrabianych można wypełnić je medium, aby zmniejszyć odkształcenia przedmiotu podczas mocowania i cięcia. Na przykład wlać do obrabianego przedmiotu stopiony mocznik zawierający od 3% do 6% azotanu potasu. Po obróbce zanurz przedmiot obrabiany w wodzie lub alkoholu, a następnie rozpuść wypełniacz i wylej go.

Rozsądna organizacja procesu produkcyjnego

W przypadku obróbki szybkościowej, ze względu na duży naddatek na obróbkę i obróbkę przerywaną, podczas frezowania często występują drgania, co wpływa na dokładność obróbki i chropowatość powierzchni. Dlatego technologię szybkiego cięcia CNC można ogólnie podzielić na obróbkę zgrubną, półwykańczającą, czyszczenie naroży i wykańczanie. W przypadku części, które wymagają wysokiej precyzji, czasami konieczne jest wykonanie najpierw drugiego półwykończenia, a następnie wykończenia. Po obróbce zgrubnej części można schłodzić w sposób naturalny, aby wyeliminować naprężenia wewnętrzne i zmniejszyć odkształcenia.

Margines pozostały po obróbce zgrubnej powinien być większy niż odkształcenie, zwykle 1-2 mm. Podczas obróbki wykańczającej powierzchnia części powinna być jednolita. Ogólnie rzecz biorąc, 0,2-0,5 mm to najlepszy sposób na utrzymanie narzędzia w stabilnym stanie podczas procesu wykańczania, co może znacznie zmniejszyć odkształcenia skrawania, uzyskać dobrą jakość obróbki powierzchni i zapewnić dokładność produktu.

Oprócz powyższych powodów, metoda operacyjna jest również bardzo ważna w rzeczywistej pracy, a prawidłowa metoda operacyjna może również znacznie zmniejszyć zginanie części ze stopów aluminium.

Symetryczna Obróbka

W przypadku części aluminiowych z dużymi naddatkami na obróbkę należy unikać nadmiernej koncentracji ciepła, aby zapewnić lepsze odprowadzanie ciepła i zmniejszyć odkształcenia termiczne. Obróbka symetryczna może zapobiec nadmiernemu nagrzewaniu się części podczas obróbki. W ten sposób zmniejsza się prawdopodobieństwo wystąpienia odkształceń termicznych.

Wybierz właściwe parametry skrawania

Wybór odpowiednich parametrów skrawania zmniejsza ciepło i siłę skrawania. Parametry cięcia wyższe od normalnej wartości spowodują nadmierną siłę cięcia podczas obróbki aluminium CNC. Ze względu na dużą ilość generowanego ciepła, łatwo jest spowodować deformację części. Ponadto, ponieważ trwałość narzędzia pogarsza sztywność wrzeciona, zmniejsza się jego żywotność.

Spośród wszystkich czynników parametrów skrawania największy wpływ na siłę skrawania ma liczba głębokości skrawania wstecznego. Jednakże, chociaż zmniejszenie liczby narzędzi skrawających pomaga zapewnić, że części nie ulegną odkształceniu, to jednocześnie zmniejsza wydajność obróbki. Problem ten może rozwiązać frezowanie z dużymi prędkościami w obróbce CNC. Zmniejszając głębokość skrawania, zwiększając posuw i prędkość maszyny, obróbka może zmniejszyć siłę skrawania i zapewnić wydajność obróbki.

Obróbka w technice warstwowej

Gdy na częściach ze stopów aluminium znajduje się wiele wgłębień, ze względu na nierównomierne działanie siły, metoda obróbki sekwencyjnej polegająca na obróbce jednego wgłębienia i jednego wgłębienia nie jest odpowiednia do obróbki, co łatwo spowoduje nierównomierne działanie siły i odkształcenie części. Frezowanie jest wykonywane różnymi metodami obróbki warstwowej, każda warstwa jest przetwarzana do wszystkich wnęk w tym samym czasie, a następnie przetwarzana jest następna warstwa, aby części były równomiernie obciążone i zmniejszyć deformację. W porównaniu z obróbką części w jednym czasie, opcja ta wiąże się z mniejszym ryzykiem deformacji części. Wcześniej siła przyłożona podczas obróbki CNC aluminium była bardziej równomierna.

Wiercenie i frezowanie

Obróbka części z wgłębieniami ma swoje własne problemy. Jeśli frez jest przyłożony bezpośrednio do części, skrawanie nie będzie gładkie z powodu niewystarczającej przestrzeni na wióry frezu. Prowadzi to do gromadzenia się dużej ilości ciepła podczas skrawania, rozszerzania się i deformacji części, a nawet potencjalnego pęknięcia części lub narzędzi.

Najlepszym sposobem rozwiązania tego problemu jest wiercenie, a następnie frezowanie. W tym celu należy najpierw wywiercić otwór narzędziem nie mniejszym niż frez, a następnie umieścić frez w otworze, aby rozpocząć frezowanie.

Zwróć uwagę na kolejność użycia narzędzia tnącego Sposób chodzenia.

Frezowanie zgrubne kładzie nacisk na poprawę wydajności obróbki i dążenie do uzyskania większej prędkości skrawania w jednostce czasu. Zazwyczaj można stosować frezowanie odwrotne. Innymi słowy, nadmiar materiału na powierzchni półwyrobu jest usuwany z największą prędkością i w najkrótszym czasie, a kontur geometryczny wymagany do obróbki wykańczającej jest w zasadzie uformowany. Obróbka precyzyjna kładzie nacisk na wysoką precyzję i jakość, dlatego zaleca się stosowanie frezowania czołowego. Ponieważ grubość zębów tnących stopniowo zmniejsza się od wartości maksymalnej do zera, stopień utwardzenia przedmiotu obrabianego jest znacznie zmniejszony, a stopień deformacji części jest również zmniejszony.

(Wszystko o częściach do obróbki aluminium)