7 maneiras de evitar a deformação de peças na usinagem CNC de alumínio
Introdução:
O alumínio é uma escolha popular de material para peças usinadas CNC devido ao seu peso leve, alta relação resistência-peso, resistência à corrosão e excelente condutividade térmica e elétrica. No entanto, o baixo ponto de fusão e o alto coeficiente de expansão térmica do alumínio o tornam suscetível a distorção e deformação durante processos de usinagem CNC, como fresamento, torneamento e furação. A deformação da peça pode levar à sucata de peças que estão fora da tolerância e inutilizáveis.
Nesta postagem do blog, discutiremos 7 métodos para prevenir e minimizar a deformação de peças durante a usinagem CNC de componentes de alumínio. O controle adequado dos fatores de usinagem, como geração de calor, fixação, seleção de ferramentas e muito mais, pode ajudar a manter a precisão, a qualidade e a conformidade dimensional das peças de alumínio. Continue lendo para aprender as principais estratégias para usinagem CNC de alumínio sem deformação.
- Use fixação rígida
A fixação adequada é fundamental para evitar a deformação da peça na usinagem de alumínio. O alumínio tem tendência a deformar e dobrar quando as forças de fixação são desiguais ou inadequadas. Use fixações e tornos grandes e rígidos para segurar e apoiar uniformemente a peça de alumínio em todos os lados. Evite tornos subdimensionados ou fixação mínima que possam permitir vibração ou trepidação durante o corte. Prenda as peças ao longo de todo o seu comprimento ou em vários pontos para evitar distorção devido à pressão da ferramenta. Acessórios dedicados que localizam as peças com precisão também ajudam a manter a precisão do posicionamento ao remover material.
- Minimize a geração de calor
O calor gerado pela usinagem do alumínio pode causar expansão e deformação térmica significativas. O aquecimento por atrito é criado na interface ferramenta-peça durante o corte, agravado por avanços/velocidades abaixo do ideal. Uma forma de controlar o calor é evitar parâmetros de usinagem excessivamente agressivos. Obtenha profundidades de corte leves e reduza as taxas de avanço para reduzir as forças de corte. O refrigerante de alta pressão direcionado para a ponta da ferramenta também dissipa o acúmulo de calor.
Estratégias como usinagem em alta velocidade com ferramentas de metal duro também podem limitar o calor na zona de trabalho. As maiores taxas de remoção de metal fazem com que as peças sejam usinadas mais rapidamente, com menos oportunidades de transferência de calor para o alumínio. Os caminhos da ferramenta trocoidal que distribuem a carga uniformemente também evitam a concentração de calor em comparação com a abertura de canais.
- Permitir a remoção adequada de cavacos
Durante a usinagem, o alumínio produz cavacos longos e contínuos que podem ficar emaranhados na ferramenta e na peça. Esses cavacos fibrosos inibem a evacuação dos cavacos e transportam o calor de volta para a peça de trabalho se não forem removidos adequadamente. A aresta postiça também pode fazer com que a pressão da ferramenta varie, contribuindo para a distorção.
Para promover a remoção eficaz de cavacos, utilize sistemas de refrigeração de alta pressão ou jatos de ar direcionados ao corte. Programas CNC otimizados para desbaste de cavacos podem quebrar cavacos fibrosos. Percursos de ferramenta e estratégias de fresamento ascendente que lançam cavacos para longe da peça de trabalho também evitam o recortamento e o acúmulo de cavacos.
- Use ferramentas otimizadas para alumínio
O material ou a geometria errada da ferramenta de corte pode exacerbar as forças de deformação das peças em ligas de alumínio. Pastilhas de metal duro, com cobertura de diamante ou PCD são adequadas para manter a tolerância das peças devido à sua resistência ao desgaste e arestas de corte vivas. Revestimentos multicamadas como TiAlN ou AlTiN depositados via PVD também minimizam a adesão do alumínio e o acúmulo de calor.
As fresas de topo de metal duro Vehring com canais polidos reduzem o atrito e minimizam a soldagem do material. A geometria da aresta de corte inferior nas pastilhas cria pontos de corte mais afiados que exigem forças menores. Especificar o número certo de canais, passo e ângulos de hélice também otimiza o design da ferramenta para um escoamento eficiente de cavacos de alumínio.
- Empregue estratégias de fresamento com equilíbrio de força
As forças direcionais envolvidas no fresamento levam a possíveis problemas de distorção das peças. Os caminhos convencionais da ferramenta produzem cargas de corte desequilibradas, causando deformação na superfície da peça. O balanceamento de forças visa equalizar essas forças radiais por simetria.
Por exemplo, caminhos de ferramentas bidirecionais dividem o ciclo de modo que o fresamento ocorre alternadamente em direções opostas. Isto anula as forças laterais em ambos os lados da peça de trabalho. Estratégias de percurso de ferramenta, como fresamento trocoidal, também alcançam o equilíbrio de forças girando continuamente os vetores de força.
- Limite de pressão de fixação
Embora seja necessária uma fixação adequada para segurar as peças com segurança, a força de fixação excessiva também pode introduzir deformação nas peças de alumínio. O material é macio o suficiente para que o aperto excessivo da morsa possa entortar ou curvar seções finas. Além disso, a expansão térmica durante a usinagem aumentará as tensões internas.
Tente evitar fixar peças de alumínio além do necessário para manter a estabilidade do acessório. Materiais de fixação macios, como mandíbulas de bronze, alumínio ou cobre, também distribuem a força de preensão de maneira mais uniforme do que o aço. O monitoramento das pressões com sensores indicadores de carga também pode evitar sobrefixação.
- Controle as temperaturas da peça de trabalho
Aquecer ou resfriar adequadamente as peças antes e depois da usinagem ajuda a neutralizar distorções térmicas no alumínio. O pré-aquecimento a cerca de 250°F antes do corte pode reduzir as tensões residuais e estabilizar as temperaturas do material. Isso minimiza a distorção causada pela geração intermitente de calor.
O resfriamento pós-processo das peças até a temperatura ambiente também evita o resfriamento irregular e o empenamento relacionado. Isso pode envolver resfriamento de bancada, ceras/óleos ou sistemas criogênicos. O objetivo é levar os componentes a um estado de temperatura uniforme antes que o resfriamento inadequado cause erros dimensionais.
Conclusão:
Deformações, empenamentos e tolerâncias baixas são defeitos comuns na usinagem CNC de componentes de alumínio. No entanto, a implementação de estratégias como fixação rígida, gerenciamento de cavacos, balanceamento de forças, ferramentas otimizadas e controle térmico permite minimizar erros nas peças. Isso permite que as vantagens do alumínio em termos de leveza e resistência à corrosão sejam utilizadas, mantendo a precisão e a qualidade dos componentes usinados. O planejamento cuidadoso do processo e a mitigação da deformação permitem a plena realização do potencial do alumínio em peças de precisão em todos os setores.