7 modi per evitare la deformazione delle parti nella lavorazione CNC dell'alluminio
Introduzione:
L'alluminio è una scelta di materiale popolare per le parti lavorate a CNC grazie alla sua leggerezza, all'elevato rapporto resistenza/peso, alla resistenza alla corrosione e all'eccellente conduttività termica ed elettrica. Tuttavia, il basso punto di fusione dell'alluminio e l'elevato coefficiente di dilatazione termica lo rendono suscettibile a distorsioni e deformazioni durante i processi di lavorazione CNC come fresatura, tornitura e foratura. La deformazione della parte può portare a pezzi di scarto fuori tolleranza e inutilizzabili.
In questo post del blog discuteremo di 7 metodi per prevenire e ridurre al minimo la deformazione delle parti durante la lavorazione CNC di componenti in alluminio. Il controllo adeguato di fattori di lavorazione come la generazione di calore, il fissaggio, la selezione degli utensili e altro ancora può aiutare a mantenere l'accuratezza, la qualità e la conformità dimensionale delle parti in alluminio. Continua a leggere per apprendere le strategie chiave per una lavorazione CNC dell'alluminio senza deformazioni.
- Utilizzare il fissaggio rigido
Il corretto fissaggio è fondamentale per evitare la deformazione della parte nella lavorazione dell'alluminio. L'alluminio ha la tendenza a deformarsi e piegarsi quando le forze di serraggio non sono uniformi o inadeguate. Utilizzare dispositivi e morse grandi e rigidi per afferrare e sostenere uniformemente il pezzo di alluminio su tutti i lati. Evitare morse sottodimensionate o serraggi minimi che possono consentire vibrazioni o vibrazioni durante il taglio. Bloccare le parti per tutta la loro lunghezza o in più punti per evitare distorsioni dovute alla pressione dell'utensile. Dispositivi dedicati che localizzano le parti con precisione aiutano anche a mantenere la precisione del posizionamento durante la rimozione del materiale.
- Ridurre al minimo la generazione di calore
Il calore generato dalla lavorazione dell'alluminio può causare significative dilatazioni e deformazioni termiche. Durante il taglio si crea un riscaldamento per attrito sull'interfaccia utensile-pezzo, aggravato da avanzamenti/velocità non ottimali. Un modo per controllare il calore è evitare parametri di lavorazione eccessivamente aggressivi. Effettuare piccole profondità di taglio e ridurre le velocità di avanzamento per ridurre le forze di taglio. Anche il refrigerante ad alta pressione diretto alla punta dell'utensile dissipa l'accumulo di calore.
Anche strategie come la lavorazione ad alta velocità con utensili in metallo duro possono limitare il calore nella zona di lavoro. L'aumento della velocità di asportazione del metallo consente di lavorare le parti più velocemente con minori opportunità di trasferimento di calore nell'alluminio. I percorsi utensile trocoidali che distribuiscono uniformemente il carico impediscono inoltre la concentrazione di calore rispetto alla scanalatura.
- Consentire la corretta rimozione del truciolo
Durante la lavorazione, l'alluminio produce trucioli lunghi e continui che possono impigliarsi attorno all'utensile e al pezzo. Questi trucioli filamentosi inibiscono l'evacuazione dei trucioli e riportano il calore al pezzo in lavorazione se non adeguatamente eliminati. Il tagliente di riporto può anche causare una variazione della pressione dell'utensile, contribuendo alla distorsione.
Per favorire un'efficace rimozione dei trucioli, utilizzare sistemi di raffreddamento ad alta pressione o getti d'aria mirati al taglio. I programmi CNC ottimizzati per l'assottigliamento dei trucioli possono rompere i trucioli fibrosi. I percorsi utensile e le strategie di fresatura concorde che allontanano i trucioli dal pezzo prevengono anche il taglio e l'accumulo di trucioli.
- Utilizza utensili ottimizzati per l'alluminio
Il materiale o la geometria sbagliati dell'utensile da taglio possono esacerbare le forze di deformazione della parte nelle leghe di alluminio. Gli inserti in metallo duro, rivestiti di diamante o PCD sono particolarmente adatti per mantenere la tolleranza delle parti grazie alla loro resistenza all'usura e ai taglienti affilati. I rivestimenti multistrato come TiAlN o AlTiN depositati tramite PVD riducono inoltre al minimo l'adesione dell'alluminio e l'accumulo di calore.
Le frese Vehring in metallo duro con scanalature lucidate riducono l'attrito e minimizzano la saldatura del materiale. La geometria del tagliente sottosquadro sugli inserti crea punti di taglio più affilati che richiedono forze inferiori. Specificare il numero corretto di scanalature, passo e angoli dell'elica ottimizza inoltre la progettazione dell'utensile per un'efficiente evacuazione dei trucioli dell'alluminio.
- Utilizzare strategie di fresatura con bilanciamento della forza
Le forze direzionali coinvolte nella fresatura portano a potenziali problemi di distorsione della parte. I percorsi utensile convenzionali producono carichi di taglio sbilanciati, causando deformazioni sulla superficie del pezzo. Il bilanciamento delle forze mira a equalizzare queste forze radiali mediante simmetria.
Ad esempio, i percorsi utensile bidirezionali dividono il ciclo in modo che la fresatura avvenga alternativamente da direzioni opposte. Ciò annulla le forze laterali su entrambi i lati del pezzo. Anche le strategie del percorso utensile come la fresatura trocoidale raggiungono l'equilibrio della forza ruotando continuamente i vettori di forza.
- Limitare la pressione di bloccaggio
Sebbene sia necessario un serraggio adeguato per trattenere saldamente le parti, una forza di serraggio eccessiva può anche introdurre deformazioni nei pezzi in alluminio. Il materiale è sufficientemente morbido da consentire un serraggio eccessivo della morsa che può piegare o piegare sezioni sottili. Inoltre, la dilatazione termica durante la lavorazione aumenterà le sollecitazioni interne.
Cercare di evitare di serrare le parti in alluminio oltre quanto necessario per mantenere la stabilità dell'attrezzatura. Anche i materiali di bloccaggio morbidi come le ganasce in bronzo, alluminio o rame distribuiscono la forza di presa in modo più uniforme rispetto all'acciaio. Anche il monitoraggio delle pressioni con sensori di indicazione del carico può prevenire il sovraccarico.
- Controllare le temperature del pezzo
Il riscaldamento o il raffreddamento appropriato delle parti prima e dopo la lavorazione aiuta a contrastare le distorsioni termiche nell'alluminio. Il preriscaldamento a circa 250°F prima del taglio può ridurre le tensioni residue e stabilizzare la temperatura del materiale. Ciò riduce al minimo la distorsione dovuta alla generazione di calore intermittente.
Il raffreddamento post-processo delle parti fino alla temperatura ambiente previene inoltre il raffreddamento irregolare e la relativa deformazione. Ciò può comportare il raffreddamento al banco, cere/oli o sistemi criogenici. L'obiettivo è portare i componenti a uno stato di temperatura uniforme prima che un raffreddamento improprio causi errori dimensionali.
Conclusione:
Deformazioni, deformazioni e tolleranze scarse sono difetti comuni durante la lavorazione CNC di componenti in alluminio. Tuttavia, l'implementazione di strategie come fissaggi rigidi, gestione dei trucioli, bilanciamento delle forze, utensili ottimizzati e controllo termico consente di ridurre al minimo gli errori delle parti. Ciò consente di sfruttare i vantaggi dell'alluminio in termini di leggerezza e resistenza alla corrosione, mantenendo allo stesso tempo la precisione e la qualità dei componenti lavorati. Un'attenta pianificazione del processo e la mitigazione della deformazione consentono la piena realizzazione del potenziale dell'alluminio nelle parti di precisione in tutti i settori.